CN102983632A - 数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其利用器件将需要同步的保护用数据同时采集，利用器件的自身的同时采样来解决数字化牵引变电所的保护数据同步采样问题。本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：结构简单，不要特殊的同步算法，即可实现较高的安全采集和保护功能。

Description

数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法

技术领域

本发明涉及牵引变电所，具体是数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法。

背景技术

牵引变电所作为牵引供电系统的一个重要节点，其担负着电气化铁道的电能传输与分配的任务，因此保证其安全稳定的运行具有重要意义。目前，常规变电所中的二次设备普遍采用面向间隔、功能独立的分层分布式结构，控制、监视、保护、故障录波、计量与量测等都是由相互独立的装置完成。牵引变电所采用上述模式有二次接线复杂、投资成本大、信息不能共享、运行与维护成本高、缺乏整体协调与功能优化的缺点。

牵引变电所具有分布广、接入方式复杂、运行设备多等特点。由于直接监测和控制电网运行，其同步精度和可靠性要求高，以多种配置方案为现场设备提供对时同步。牵引变电所的时钟同步系统一般采取GPS、北斗卫星授时，利用专线或网络方式进行对时同步。

基于上述对时方式存在不安全的因素，如：目前，牵引变电所二次设备主要采用时钟对时系统来实现同步。依赖的授时系统以GPS为主，对时精度优于50ns，因此，GPS作为当前时钟源在电力系统的适用性是显然的。但是，一旦发生GPS卫星异常故障、GPS卫星接收器故障、官方或人为因素造成GPS信号失效等问题时，站内二次设备将失去时钟源基准。

发明内容

本发明的目的在于克服上述授时方式失效问题，提出一种数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其利用器件将需要同步的保护用数据同时采集，利用器件的自身的同时采样来解决数字化牵引变电所的保护数据同步采样问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，数字化牵引变电所按间隔划分为变压器间隔、馈线间隔、并补间隔；数字化牵引变电所按层次划分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，过程层设备和间隔层设备之间通过网络设备链接，间隔层设备和站控层设备之间通过网络设备链接，数字化牵引变电所配置专门的GPS装置，GPS装置接收GPS和北斗系统的时钟源信号作为标准时钟源，通过对时网络对站控层、间隔层、过程层设备进行时钟同步，站控层设备通过简单网络时间协议SNTP进行对时，间隔层设备采用报文对时加秒脉冲的对时方式，过程层网络利用以太网组网并采用IEEE1588协议进行对时；

保护数据同步采样方法的具体步骤为：在变压器间隔、馈线间隔、并补间隔内均布置有保护用合并单元，保护用合并单元同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，保护用合并单元将接收到的保护用数据封装组织成SMV报文后发送到间隔层设备，间隔层设备根据采样值信息做出逻辑判断，再将出口指令组织成GOOSE报文发送到智能操作箱内，智能操作箱根据接收到的GOOSE报文完成相应的保护控制功能；保护用合并单元必须实现同步功能，才能保证各路数据通道采样数据的同步性，保护用合并单元中同步功能模块能正确识别输入的同步脉冲时钟信号，以保证采样数据的同步性；保护用合并单元按照IEC 61850-9-2规定的格式发送采样数据至间隔层装置，实现同步处理、数据采集、报文组帧与发送；当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，间隔层设备的保护运算只使用保护用合并单元的保护用数据。

数字化牵引变电所保护数据同步采样方法，还包括变压器间隔的保护数据同步采样方法，具体步骤如下：

步骤（1）过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的变压器间隔布置若干合并单元，合并单元按照功能划分为测量用合并单元和保护用合并单元，测量用合并单元采集电子式互感器的测量用数据，保护用合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备，合并单元和电子式互感器构成过程层设备；

步骤（2）间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括变压器保护，当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，变压器保护只使用保护用合并单元的保护用数据；

步骤（3）间隔层设备的保护运算控制：变压器保护接受到保护用合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

当牵引变电所采用直供方式供电时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧2相保护电流、低压侧2相电压、进线电压；测量用数据为高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压。

当牵引变电所采用AT方式供电时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧T线2个电流、低压侧F线2个电流、低压侧T线1个电压、低压侧F线1个电压；测量用数据为高压侧3相测量电流、4个低压侧电流、高压侧3相电压。

所述变压器保护为集中式变压器保护或分散式变压器保护。

数字化牵引变电所保护数据同步采样方法，还包括馈线间隔的保护数据同步采样方法，其具体的步骤为：

步骤A、过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的一个馈线间隔布置一个合并单元，合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据和测量用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备；

步骤B、间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括保护，当GPS装置失效时，合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，保护计算只使用合并单元的保护用数据，以保证保护动作的可靠性；

步骤C、间隔层设备的保护运算控制：保护接受到合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

当牵引变电所采用直供方式供电时，所述保护用数据为：1路低压侧保护电流、1路低压侧保护电压，测量用数据为：1路低压侧测量电流、1路低压侧测量电压；当牵引变电所采用AT方式供电时，所述保护用数据为：1路T线保护电流、1路F线保护电流、1路T线保护电压、1路F线保护电压；测量用数据为：1路T线测量电流、1路F线测量电流、1路T线测量电压、1路F线测量电压。 

基于上述方法，对于牵引变电所由于其自身的特殊电压等级，本发明采用对采样数据进行就地数字化的方案，即在高压室通过合并单元进行就地数字化的方案。为了避免保护操作依赖于采样数据同步的问题，通过合理使用合并单元的接入来解决数据同步的问题，使保护与同步无关。设计合并单元能够采集常规互感器的电流和电压，对变压器间隔布置两个合并单元，这两个合并单元分别采集保护用数据和测量用数据，使保护只使用一个合并单元数据，从而避免不同合并单元之间的数据同步问题。

上述方法只适用于采样路数少的采样系统，如上述牵引变电所这类采样数据少的这类采样系统，而针对常规的变压所，如商业和居住用电则不可以采样这样的方式。具体原因如下：

首先，合并单元：Merging Unit，简称MU。对一次互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔级设备使用的装置。合并单元是电子式电流、电压互感器的接口装置。合并单元在一定程度上实现了过程层数据的共享和数字化，它作为遵循IEC61850标准的数字化变电站间隔层、站控层设备的数据来源，作用十分重要。随着数字化变电站自动化技术的推广和工程建设，对合并单元的功能和性能要求越来越高，例如：基于MPC827X的新型合并单元很好的满足了当前数字化变电站建设的实际需求，并在工程中得到了良好的反馈。现有合并单元定义了12个通路电流、电压量，包括7路电流互感器和5路电压互感器的二次侧输出值，实际应用中可自定义通路配置满足合并输出要求。具体的说，电子式互感器IEC60044-7/8标准定义了合并单元（Merging Unit，MU）这个新的物理元件。它能够同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，按照IEC 61850-9-2规定的格式发送采样数据至间隔层装置，实现同步处理、数据采集、报文组帧与发送等功能，对于传统电磁式互感器的模拟量输出，还集成A/D转换功能。合并单元定义了12个通路电流、电压量，包括7路电流互感器和5路电压互感器的二次侧输出值，实际应用中可自定义通路配置满足合并输出要求。输出一般采用62.5/125??m规格的ST型接头多模光纤传输。

基于合并单元的通路数量，如果在常规变电所中应用本方法，则由于常规变电所需要同步采集的路数远远超出12路，因此合并单元不能采用上述分组的方式进行合并同步进行采样，举例来说，如常规变电所采样路数为13路，这13路采样数据需要同步操作，如果按照本发明的方法进行设计进行同步操作，则需要2个合并单元进行处理，同时这两个合并单元需要调用外部的时钟校队进行同步运算操作最终达成13路的数据采集时钟同步。因此还是依赖于外部时钟，其安全性能依旧不高。

而对于牵引变电所来说，需要同步采样的数据一般不会超过12路，例如本发明中，指出当采用直供方式供电时，需要同步采样的保护类数据为5路电流、3路电压数据，可利用一个合并单元进行同步采集操作，对于其测量类数据为5路电流、3路电压数据，也可以采用一个合并单元进行同步采集操作，由于上述第一个合并单元和第二和合并单元采集的数据功能不同，因此二者之间不存在关联，因此不强制它们进行同步，因此二者采集数据时，只需要依赖于自身的CPU时钟进行调节，将同组的变压器采样数据组进行同步处理即可，而自身的CPU时钟调控完全能满足时钟精度的要求。这样可不依赖于外部时钟即可完成保护动作，其安全性能极大提高，保护时，只需要调用保护采样路径上的数据即可实现保护动作，不依赖于测量路径，二者之间可独立存在，时钟不同步也不影响其安全性能。对于变压器的保护，只需要参照5路电流、3路电压这样的保护用数据，由于变压器的保护只依照变压器间隔保护用数据同步采样采集到的5路电流、3路电压，经过分析后判定变压器保护装置是否进行动作。因此变压器间隔保护用数据和变压器间隔测量用数据不需同步处理，而对于变压器间隔保护用数据组成同步采样采集到的保护用采样数据组，即5路电流、3路电压需要进行时钟精度的调节，如果不在同一器件的采集下进行数据采集，则需要依赖外部时钟将采集到数据进行同步调节，而对比本发明，通过合并单元的处理，将5路电流、3路电压同时接收到合并单元内，在其自身的时钟控制下，其接收到数据处于同一时刻，因此不需再加设外部的同步时钟调节。因此其同步精度极高，完全满足保护需求。

同理，对于牵引变电站的AT方式供电而言，其需要同步采样的保护用数据为7路电流、2路电压数据，可利用一个合并单元进行同步采集操作，对于其测量用数据为7路电流、3路电压，也可以采用一个合并单元进行同步采集操作，完全满足合并单元的使用配置。

同理，上述为变压器部分的数据采集和保护方法的同步方法，而对于馈线部分的采样数据同步操作。

基于上述电压和电流的路数分析，其馈线间隔采用的最大路数，即测量用和保护用的采样数据之和为4路电流、2路电压，因此只需要1个合并单元即可完成同步操作。即对馈线来说，每个间隔可以使用一个合并单元完成数据就地数字化。

通过合并单元的优化设计和组合，使装置简化，同时保护功能不依赖于时钟同步，保护也不需要特殊的算法来解决时钟同步的问题（电力系统通过点对点方式和算法来解决数字化后的时钟同步问题）。

上述采集的数据具体的来说包括如下：

在变压器间隔中，对直供供电方式来说，变压器间隔保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧2相（A、B）保护电流、低压侧2相电压（A、B）、进线电压，即3个高压侧电流、2个低压侧电流、2个低压侧电压、1个进线电压，变压器主保护和后备保护均使用该变压器间隔保护用数据完成保护功能，其3个高压侧电流、2个低压侧电流、2个低压侧电压、1个进线电压的数据同步在其自身的合并单元内完成。在变压器间隔中，对AT供电方式，变压器间隔保护用数据为高压侧3相保护电流，低压侧4个电流（T线、F线各两个）、低压侧2个电压（T线、F线），即3个高压侧电流、2个T线低压侧电流、2个F线低压电流、1个T线低压侧电压、1个F线低压侧电压。变压器主保护和后备保护均使用该变压器间隔保护用数据完成保护功能，即3个高压侧电流、2个T线低压侧电流、2个F线低压电流、1个T线低压侧电压、1个F线低压侧电压的数据同步在其自身的合并单元内完成。

在变压器间隔中，对直供供电方式来说，变压器间隔测量用数据为高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压。高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压的数据同步在变压器间隔内的合并单元内完成。在变压器间隔中，对AT供电方式，合并单元采集高压侧3相测量电流、4个低压侧电流、高压侧3相电压。高压侧3相测量电流、4个低压侧电流、高压侧3相电压的数据同步在变压器间隔内的合并单元内完成。

对馈线来说，每个馈线间隔可以使用一个合并单元完成数据就地数字化， 

在馈线间隔中，对直供供电方式，合并单元采集2路电流（1路保护、1路测量）、1路电压，2路电流（1路保护、1路测量）、1路电压在合并单元内完成同步。在馈线间隔中，对AT供电方式，合并单元采集4路电流（T线的保护、F线的保护、T线的测量、F线的测量）、2路电压(1路T线、1路F线)。4路电流、2路电压在合并单元内完成同步。

对于牵引变电所这类采集量小的特殊变电所而言，采用上述方法即可实现较高的安全措施。因此，本方法仅仅指针对这类采集量小的变电所的数据采集。

基于上述原理和实现方法，本发明通过合并单元实现采样路数小于12路的采样系统，将路数≤12路、且≥2路并需要同步的采样数据划分为一组，依靠自身的时钟同步采样这一组的采样数据，以最高的同步手段实现几乎无差异的同步采样效果。这类方法，以实现高效的同步，其同步效果优异传统GPS同步方法的几十倍。同时，其不需类如GPS这样的外部同步时钟控制，可极大的节约投入成本，同时也不需要复杂的同步运算方法，即可实现极高的同步效果。远远优于调用外部时钟控制的方法。因此本发明具备显著的进步性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：结构简单，不要特殊的同步算法，即可实现较高的安全采集和保护功能。

附图说明

图1为变压器采样数据同步步骤时直供供电方式数据采样示意图。

图2为变压器采样数据同步步骤时AT供电方式数据采样示意图。

图3为馈线采样数据同步步骤时直供供电方式数据采样示意图。

图4为馈线采样数据同步步骤时AT供电方式数据采样示意图。

图5为数字化牵引变电所的集中式保护测控系统示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1、2所示， 

本实施例中，数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，还包括变压器间隔的保护数据同步采样方法，具体步骤如下：

步骤（1）过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的变压器间隔布置若干合并单元，合并单元按照功能划分为测量用合并单元和保护用合并单元，测量用合并单元采集电子式互感器的测量用数据，保护用合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备，合并单元和电子式互感器构成过程层设备；

步骤（2）间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括变压器保护，当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，变压器保护只使用保护用合并单元的保护用数据；

步骤（3）间隔层设备的保护运算控制：变压器保护接受到保护用合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

当牵引变电所采用直供供电方式时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧2相保护电流、低压侧2相电压、进线电压，测量用数据为高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压。

当牵引变电所采用AT供电方式时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧T线2个电流、低压侧F线2个电流、低压侧T线1个电压、低压侧F线1个电压，测量用数据为高压侧3相测量电流、4个低压侧电流、高压侧3相电压。

实施例二

如图3所示，图3馈线采样数据同步步骤时直供供电方式数据采样示意图。

如图4所示，图4为馈线采样数据同步步骤时AT供电方式数据采样示意图。

数字化牵引变电所保护数据同步采样方法，还包括馈线间隔的保护数据同步采样方法，其具体的步骤为：

步骤A、过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的一个馈线间隔布置一个合并单元，合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据和测量用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备；

步骤B、间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括保护，当GPS装置失效时，合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，保护计算只使用合并单元的保护用数据，以保证保护动作的可靠性；

步骤C、间隔层设备的保护运算控制：保护接受到合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

当牵引变电所采用直供供电方式时，所述保护用数据为：1路低压侧保护电流、1路低压侧保护电压；测量用数据为：1路低压侧测量电流、1路低压侧测量电压；当牵引变电所采用AT供电方式时，所述保护用数据为：1路T线保护电流、1路F线保护电流、1路T线保护电压、1路F线保护电压；测量用数据为：1路T线测量电流、1路F线测量电流、1路T线测量电压、1路F线测量电压。 

基于上述内容，牵引变电所分组采样数据同步方法，包括变压器采样数据同步步骤，馈线采样数据同步步骤。利用分组将需要同步的数据链接到同一由合并单元和智能操作箱构成的变压器数据同步采样下，利用自带的合并单元进行同步处理，以实现高效的、安全的、节约的组网保护体系。

实施例三

如图5所示，

数字化牵引变电所的集中式保护测控系统，包括过程层设备、间隔层设备及站控层设备，其中，过程层设备包括多组由一个电子式互感器、一个合并单元及一个智能断路器构成的数据采集控制单元组，过程层设备具有多组数据采集控制单元组，每组数据采集控制单元组的电子式互感器与其内合并单元连接，间隔层设备包括两个互为冗余的集中式保护测控装置，合并单元和智能断路器均与两个集中式保护测控装置连接，站控层设备包括工作站、打印机及路由器，站控层设备中的工作站采用双重化冗余配置。本实施例包括一条站控层总线和两条过程层总线，两条过程层总线分别作为SMV报文传输总线和GOOSE报文传输总线，打印机、路由器、工作站及集中式保护测控装置均与站控层总线连接，合并单元均与SMV报文传输总线连接，智能断路器均与GOOSE报文传输总线连接。两个集中式保护测控装置分别连接有两个交换机，每个集中式保护测控装置连接的两个交换机中一个交换机与SMV报文传输总线连接，另一个交换机与GOOSE报文传输总线连接，进而完成合并单元和智能断路器与集中式保护测控装置的连接。本实施例还包括两个GPS对时装置，一个GPS对时装置与两个集中式保护测控装置连接，另一个GPS对时装置与智能断路器和合并单元连接。为了保证信息的传递，本实施例中所采用的连接均采用光纤连接。

本实施例中GOOSE单独组网，SMV报文由各合并单元经多条光纤传输到交换机，再经一条总线光纤传送到集中式保护测控装置内，通信标准一律采用IEC61850-9-2。配置两个集中式保护测控装置，每个集中式保护测控装置各配置两台交换机，一台用于接收并向保护装置发送SMV报文，另一台用于接收集中式保护测控装置传来的GOOSE报文，以组播的方式将出口指令发送给智能断路器，控制断路器刀闸的开闭，从而实现集中式保护功能。

本实施例运行时，保护用合并单元同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，再发送到集中式保护测控装置，与此同时，智能断路器将开关状态信息也传送到集中式保护测控装置中，集中式保护测控装置结合开关状态信息，依次调用保护算法程序包对采样值信息进行计算并给出逻辑判定结果，然后将出口指令（例如跳闸、告警、重合闸等）组织成GOOSE报文，启动报文发送任务，通过光纤通信网络，将GOOSE报文发送到智能执行单元，智能断路器根据接收到的GOOSE报文完成相应的控制，从而实现保护功能。

数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，数字化牵引变电所按间隔划分为变压器间隔、馈线间隔、并补间隔；数字化牵引变电所按层次划分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，过程层设备和间隔层设备之间通过网络设备链接，间隔层设备和站控层设备之间通过网络设备链接，数字化牵引变电所配置专门的GPS装置，GPS装置接收GPS和北斗系统的时钟源信号作为标准时钟源，通过对时网络对站控层、间隔层、过程层设备进行时钟同步，站控层设备通过简单网络时间协议SNTP进行对时，间隔层设备采用报文对时加秒脉冲的对时方式，过程层网络利用以太网组网并采用IEEE1588协议进行对时；

保护数据同步采样方法的具体步骤为：在变压器间隔、馈线间隔、并补间隔内均布置有保护用合并单元，保护用合并单元同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，保护用合并单元接受到的信息为需要同步的保护用数据，保护用合并单元将接收到的保护用数据封装组织成SMV报文后发送到间隔层设备，间隔层设备根据采样值信息做出逻辑判断，再将出口指令组织成GOOSE报文发送到智能操作箱内，智能操作箱根据接收到的GOOSE报文完成相应的保护控制功能；保护用合并单元必须实现同步功能，才能保证各路数据通道采样数据的同步性，保护用合并单元中同步功能模块能正确识别输入的同步脉冲时钟信号，以保证采样数据的同步性；保护用合并单元按照IEC 61850-9-2规定的格式发送采样数据至间隔层装置，实现同步处理、数据采集、报文组帧与发送；当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，间隔层设备的保护运算只使用保护用合并单元的保护用数据。

如上所述，即可实现本发明。

Claims (6)

1.数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于，数字化牵引变电所按间隔划分为变压器间隔、馈线间隔、并补间隔；数字化牵引变电所按层次划分为过程层设备、间隔层设备、站控层设备，过程层设备和间隔层设备之间通过网络设备链接，间隔层设备和站控层设备之间通过网络设备链接，数字化牵引变电所配置专门的GPS装置，GPS装置接收GPS和北斗系统的时钟源信号作为标准时钟源，通过对时网络对站控层、间隔层、过程层设备进行时钟同步，站控层设备通过简单网络时间协议SNTP进行对时，间隔层设备采用报文对时加秒脉冲的对时方式，过程层网络利用以太网组网并采用IEEE1588协议进行对时；

保护数据同步采样方法的具体步骤为：在变压器间隔、馈线间隔、并补间隔内均布置有保护用合并单元，保护用合并单元同步采集电流互感器和电压互感器的多路信号，保护用合并单元将接收到的保护用数据封装组织成SMV报文后发送到间隔层设备，间隔层设备根据采样值信息做出逻辑判断，再将出口指令组织成GOOSE报文发送到智能操作箱内，智能操作箱根据接收到的GOOSE报文完成相应的保护控制功能；保护用合并单元必须实现同步功能，才能保证各路数据通道采样数据的同步性，保护用合并单元中同步功能模块能正确识别输入的同步脉冲时钟信号，以保证采样数据的同步性；保护用合并单元按照IEC 61850-9-2规定的格式发送采样数据至间隔层装置，实现同步处理、数据采集、报文组帧与发送；当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，间隔层设备的保护运算只使用保护用合并单元的保护用数据。

2.根据权利要求1所述的数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于：还包括变压器间隔的保护数据同步采样方法，具体步骤如下：

步骤（1）过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的变压器间隔布置若干合并单元，合并单元按照功能划分为测量用合并单元和保护用合并单元，测量用合并单元采集电子式互感器的测量用数据，保护用合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备，合并单元和电子式互感器构成过程层设备；

步骤（2）间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括变压器保护，当GPS装置失效时，保护用合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，变压器保护只使用保护用合并单元的保护用数据；

步骤（3）间隔层设备的保护运算控制：变压器保护接受到保护用合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

3.根据权利要求2所述的数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于：当牵引变电所采用直供供电方式时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧2相保护电流、低压侧2相电压、进线电压，测量用数据为高压侧3相测量电流、2个低压侧电流、高压侧3相电压。

4.根据权利要求2所述的数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于：当牵引变电所采用AT供电方式时，步骤（1）中所述的保护用数据为高压侧3相保护电流、低压侧T线2个电流、低压侧F线2个电流、低压侧T线1个电压、低压侧F线1个电压，测量用数据为高压侧3相测量电流、4个低压侧电流、高压侧3相电压。

5.根据权利要求1所述的数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于：还包括馈线间隔的保护数据同步采样方法，其具体的步骤为：

步骤A、过程层设备的采样：对数字化牵引变电所的一个馈线间隔布置一个合并单元，合并单元采集电子式互感器需要同步的保护用数据和测量用数据，保护用合并单元将采集到的保护用数据按照规定格式发送给间隔层设备；

步骤B、间隔层设备的保护使用：间隔层设备包括保护，当GPS装置失效时，合并单元利用其自身单一CPU的控制对需要同步的保护用数据进行同步采样，以保证需要同步的保护用数据的采样同步性，保护计算只使用合并单元的保护用数据，以保证保护动作的可靠性；

步骤C、间隔层设备的保护运算控制：保护接受到合并单元的保护用数据后，根据保护用数据做出逻辑判断，并将出口指令发送到智能操作箱，智能操作箱根据接收到的指令完成相应的保护控制功能。

6.根据权利要求5所述的数字化牵引变电所的保护数据同步采样方法，其特征在于：当牵引变电所采用直供供电方式时，所述保护用数据为：1路低压侧保护电流、1路低压侧保护电压；测量用数据为：1路低压侧测量电流、1路低压侧测量电压；当牵引变电所采用AT供电方式时，所述保护用数据为：1路T线保护电流、1路F线保护电流、1路T线保护电压、1路F线保护电压；测量用数据为：1路T线测量电流、1路F线测量电流、1路T线测量电压、1路F线测量电压。

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