CN103199862A - 一种用于模数混合录波的数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于模数混合录波的数据同步方法，具体包括以下步骤：步骤1：将模数混合录波装置和合并单元的时间进行同步；步骤2：交流模拟信号源分别发送模拟信号至模数混合录波装置和合并单元；步骤3：对接收到的模拟信号进行采样，得到多个采样信号，并为每个采样信号加载本地时间标记；步骤4：根据外部命令判断进行稳态录波还是暂态录波，如果进行稳态录波，进行步骤5；如果进行暂态录波，进行步骤6；步骤5：将两个相同的时间标记进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束；步骤6：将两个斜率相同的突变点进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束。本发明摈弃了传统的插值同步，不改变采样值，实现最小相角幅值误差。

Description

一种用于模数混合录波的数据同步方法

技术领域

本发明涉及一种数据同步方法，尤其涉及一种用于模数混合录波的数据同步方法。

背景技术

随着智能开关、电子式互感器等智能电子设备的出现，变电站自动化技术进入了智能化的新阶段。但国家电网公司和南方电网公司均提出了电子式互感器仅可用于少量科研性质的试点智能变电站，而规模建设和改造的智能变电站均要求采用“常规互感器+合并单元”的模式建设。而当合并单元需要接入交流模拟量时，其采集的电磁式CT/PT的信号经过数字变换后输出的数字信号，与被采集电磁式CT/PT模拟信号必然存在着幅值差别与相位偏移。

在实际变电站运行中，若合并单元出现问题，将导致保护装置误动作。所以在智能变电站中，需要一种进行模拟和数字混合录波的装置，同时记录合并单元输出的数字信号及合并单元采集的电磁式CT/PT信号，并根据相关判据对原始模拟信号与数字量信号进行录波，依据录波文件对两种信号进行多种分析、显示。但是合并单元接入电磁式CT/PT信号经过数字转换之后与电磁式CT/PT模拟信号存在着幅值差别与相位偏移,此时模拟和数字混合录波装置需要对合并单元输出的数字信号与电磁式CT/PT信号进行数据同步，分析合并单元暂态特性及稳态特性。目前对于模拟信号和数字信号的同步方法主要有插值采样法，但是插值采样法需要重新插入新的采样值，改变了原始信号，会带来误差。而本方法在稳态模式下，可基于稳态信号实现数字信号和模拟信号同步。在暂态模式下，可基于暂态信号实现数字信号和模拟信号同步。这种方法都是不改变采样值，采用高采样率，利用稳态和暂态信号实现数据同步，以最小的误差实现对合并单元稳态和暂态特性的分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种不需要进行插值，且在稳态录波时利用稳态信号实现数据信号和模拟信号的数据同步的用于模数混合录波的数据同步方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于模数混合录波的数据同步方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将模数混合录波装置和合并单元的时间进行同步；

步骤2：交流模拟信号源分别发送模拟信号至模数混合录波装置和合并单元，所述合并单元将接收到的模拟信号转换为数字信号并加载本地时间标记，进一步将加载时间标记的数字信号发送至模数混合录波装置；

步骤3：模数混合录波装置对接收到的模拟信号进行采样，得到多个采样信号，并为每个采样信号加载本地时间标记；

步骤4：模数混合录波装置根据外部命令判断进行稳态录波还是暂态录波，如果进行稳态录波，进行步骤5；如果进行暂态录波，进行步骤6；

步骤5：模数混合录波装置查找与模拟信号的本地时间标记相同的数字信号的本地时间标记，并将两个相同的时间标记进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束；

步骤6：模数混合录波装置查找与模拟信号的突变点斜率相同的数字信号的突变点，并将两个斜率相同的突变点进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束。

本发明的有益效果是：本发明所述方法采用硬件时标，有效避免了CPU内部网络协议栈处理延迟不确定性的影响，在稳态录波和暂态录波时采用基于稳态信号和暂态信号查找绝对时标最相近的采样数据标号来进行数据同步，对合并单元的稳态和暂态特性分析；在稳态录波和暂态录波时都可以实现模拟数字信号数据同步，摈弃了传统的插值同步，本发明所述方法不改变采样值，且采用高采样率基于装置的硬件时标，实现最小相角幅值误差，完成对合并单元的稳态和暂态特性的分析。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1中模数混合录波装置和合并单元的时间同步以模数混合录波装置的时间为基准。

进一步，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：交流模拟信号源分别发送测量信号至模数混合录波装置和合并单元；

步骤1.2：合并单元对测量信号进行采样，得到多个第一测量采样信号，并将第一测量采样信号发送到模数混合录波装置；

步骤1.3：模数混合录波装置对从交流模拟信号源接收到的测量信号进行采样，得到多个第二测量采样信号；

步骤1.4模数混合录波装置将第一测量采样信号与第二测量采样信号进行对比，得到模数混合录波装置与合并单元的时间差值，并反馈同步信号和时间差值到合并单元，实现模数混合录波装置与合并单元的时间同步。

进一步，所述步骤3中对齐模拟信号的绝对时标和数字信号的绝对时标是通过查找时标最相近的采样点来实现的。

进一步，所述绝对时标的精度可达到亚毫秒级。

附图说明

图1为本发明具体实施例1所述的一种用于模数混合录波的数据同步方法流程图；

图2为本发明具体实施例2中模数混合录波装置与合并单元同步通过1PPS脉冲信号实现同步示意图；

图3为模数混合录波装置采集数字信号和模拟信号的示意图；

图4为模数混合录波装置在近物理层打上装置的绝对时标示意图；

图5为采用本发明具体实施例2所述数据同步方法前后的波形示意图；

图6为采用本发明具体实施例3所述数据同步方法实现暂态信号数据同步的波形示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明具体实施例1所述的一种用于模数混合录波的数据同步方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将模数混合录波装置和合并单元的时间进行同步；

步骤2：交流模拟信号源分别发送模拟信号至模数混合录波装置和合并单元，所述合并单元将接收到的模拟信号转换为数字信号并加载本地时间标记，进一步将加载时间标记的数字信号发送至模数混合录波装置；

步骤3：模数混合录波装置对接收到的模拟信号进行采样，得到多个采样信号，并为每个采样信号加载本地时间标记；

步骤4：模数混合录波装置根据外部命令判断进行稳态录波还是暂态录波，如果进行稳态录波，进行步骤5；如果进行暂态录波，进行步骤6；

步骤5：模数混合录波装置查找与模拟信号的本地时间标记相同的数字信号的本地时间标记，并将两个相同的时间标记进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束；

步骤6：模数混合录波装置查找与模拟信号的突变点斜率相同的数字信号的突变点，并将两个斜率相同的突变点进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束。

所述步骤1中模数混合录波装置和合并单元的时间同步以模数混合录波装置的时间为基准。

其中实现模数混合录波装置和合并单元的时间同步可采用以下步骤:

步骤1.1：交流模拟信号源分别发送测量信号至模数混合录波装置和合并单元；

步骤1.2：合并单元对测量信号进行采样，得到多个第一测量采样信号，并将第一测量采样信号发送到模数混合录波装置；

步骤1.3：模数混合录波装置对从交流模拟信号源接收到的测量信号进行采样，得到多个第二测量采样信号；

步骤1.4模数混合录波装置将第一测量采样信号与第二测量采样信号进行对比，得到模数混合录波装置与合并单元的时间差值，并反馈同步信号和时间差值到合并单元，实现模数混合录波装置与合并单元的时间同步。

所述步骤3中对齐模拟信号的绝对时标和数字信号的绝对时标是通过查找时标最相近的采样点来实现的。

所述绝对时标的精度可达到亚毫秒级。

本发明具体实施例2所述的一种用于模数混合录波的数据同步方法，此方法可以不基于采样值插值实现数据同步，采用500kHz的高采样率，使得相角误差控制在0.036°，并且采用硬件时标，有效避免了CPU内部网络协议栈处理延迟不确定性的影响，在稳态录波和暂态录波时采用基于稳态信号和暂态信号查找绝对时标最相近的采样数据标号来进行数据同步，对合并单元的稳态和暂态特性分析。本发明为模数混合专门设计了模数混合录波装置，为录波装置提供有效的数据同步方法。

如图2所示，模数混合录波装置与合并单元同步通过1PPS脉冲信号实现同步；模数混合录波装置以自身的本地时钟系统为标准，发送1PPS脉冲信号给合并单元，合并单元接收到1PPS脉冲信号实现与模数混合录波装置的同步。

如图3所示，为模数混合录波装置采集数字信号和模拟信号的示意图，模数混合录波装置采集传统PT/CT模拟量信号，同时也采集传统PT/CT经过合并单元转换之后的数字信号。传统PT/CT信号直接到达模数混合录波装置，而经过合并单元处理后的数字信号到达模数混合录波装置需要经过合并单元的处理延时，从波形示意图上看，同一时刻的模拟量电压电流信号经过两种不同的方式到达模数混合录波装置，将会产生延时。

录波装置采用500kHz的高采样率进行模拟信号采集，可达到每周波采集10K个采样点，每个采样点的相位差为0.036°。模拟量信号到达录波装置后，录波装置对每点采样数据打上本装置绝对硬件时标T1。录波装置同时接收合并单元发送的数字信号，打上本装置的绝对硬件时标T2。如图4所示，模数混合录波装置在近物理层打上装置的绝对时标，绝对时标精度可达到亚毫秒级。

在进行稳态录波时，录波装置模拟信号的采样值绝对时标与合并单元数字信号的绝对时标进行对齐，通过查找时标最相近的采样点来实现数据同步。由于模拟量采样率为500kHz,同步精度的相角误差在0.036°以内，如图5所示，为数据同步前后的波形示意图。

在进行暂态录波时，录波装置根据模拟量信号和数字信号的突变点进行对齐。如图6所示为利用暂态信号实现数据同步的方法。当系统发生暂态时，电压电流信号会发生突变，找到模拟量信号和数字信号暂态变化的第一个突变点，按照突变点来实现数据同步。

模数混合录波装置通过硬件时标实现了数字信号和模拟信号的统一绝对时标标记，在进行稳态录波时，装置基于绝对时标查找模拟信号和数字信号最相近的采样点实现数据同步。在进行暂态录波时，模数混合录波装置通过查找系统突变点来实现模拟信号和数字信号的数据同步。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于模数混合录波的数据同步方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将模数混合录波装置和合并单元的时间进行同步；

步骤2：交流模拟信号源分别发送模拟信号至模数混合录波装置和合并单元，所述合并单元将接收到的模拟信号转换为数字信号并加载本地时间标记，进一步将加载时间标记的数字信号发送至模数混合录波装置；

步骤3：模数混合录波装置对接收到的模拟信号进行采样，得到多个采样信号，并为每个采样信号加载本地时间标记；

步骤4：模数混合录波装置根据外部命令判断进行稳态录波还是暂态录波，如果进行稳态录波，进行步骤5；如果进行暂态录波，进行步骤6；

步骤5：模数混合录波装置查找与模拟信号的本地时间标记相同的数字信号的本地时间标记，并将两个相同的时间标记进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束；

步骤6：模数混合录波装置查找与模拟信号的突变点斜率相同的数字信号的突变点，并将两个斜率相同的突变点进行对齐，实现模拟信号与数字信号的同步，并结束。

2.根据权利要求1所述的数据同步方法，其特征在于，所述步骤1中模数混合录波装置和合并单元的时间同步以模数混合录波装置的时间为基准。

3.根据权利要求2所述的数据同步方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：交流模拟信号源分别发送测量信号至模数混合录波装置和合并单元；

步骤1.2：合并单元对测量信号进行采样，得到多个第一测量采样信号，并将第一测量采样信号发送到模数混合录波装置；

步骤1.3：模数混合录波装置对从交流模拟信号源接收到的测量信号进行采样，得到多个第二测量采样信号；

步骤1.4模数混合录波装置将第一测量采样信号与第二测量采样信号进行对比，得到模数混合录波装置与合并单元的时间差值，并反馈同步信号和时间差值到合并单元，实现模数混合录波装置与合并单元的时间同步。

4.根据权利要求3所述的数据同步方法，其特征在于，所述步骤3中对齐模拟信号的绝对时标和数字信号的绝对时标是通过查找时标最相近的采样点来实现的。

5.根据权利要求1至4任一项所述的数据同步方法，其特征在于，所述绝对时标的精度可达到亚毫秒级。

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