CN105067915B - 一种一体化在线数字信号的录波处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种一体化在线数字信号的录波处理方法，包括以下步骤：(1)、将AD采样信号输入至采样值维护模块；(2)、所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐，得到按照特定频率的、连续的AD重采样信号，并写入至采样值循环区；(3)、所述采样值循环区接收所述AD重采样信号，同时将所述AD重采样信号的采样地址发送至录波判断芯片模块；(4)、所述录波芯片模块根据采样值循环区发送的地址，扫描并监测AD重采样信号，进行实施录波启动的逻辑判定。本发明的方法，一方面能够提高录波器的兼容性，另外一方面可以对数据源的不定长录波以及变频录波。

Description

一种一体化在线数字信号的录波处理方法

技术领域

本发明涉及一种一体化在线数字信号的录波处理方法。

背景技术

目前，智能变电站网络报文在线分析装置在处理录波信号时，采用了集成的方式，特点是网络报文采样和录波信号采样合一、录波器采样值维护和判启动逻辑合一。这种做法在同一装置上兼顾了网络分析和数字录波两种功能，但也存在如下弊端：

1)丧失实时性。录波器的信号采集依赖于网络报文采样和解析，为了保证网络报文的实时性，录波器的功能需要在网络报文解析后并进行原始报文存储后再进行后期和合成处理。数字录波器的性能指标和技术参数在GB/T 553等标准上有严格定义，电力系统故障后，录波器必须启动录波并记录故障前、故障时和故障后的波形信号，给出分析报告。录波信号采用后期加工合成的处理方式导致录波启动性能具有滞后性，不满足录波器的设计标准。

2)录波器的采样值循环区控制和录波判据两个模块合一，造成后期维护困难。采样值循环区控制是数字信号的在线处理部分，受智能变电站的建设方式、网络结构及站内设备差异性等外部因素影响较多，具有较大不确定性，因此后期升级和维护的变数、优化余地都很大；而录波判据模块属于电力系统专业部分，逻辑判断和性能要求均有硬性规定，需要懂系统的人来锤炼和沉淀。将两者在设计上绑定的后果就是，产品在后期维护时需要相关人员既要懂现场需求，又懂电力系统及算法，还要掌握软件编程实现，这就导致一些简单的、轻而易举就能解决的问题诸如定值参数配置等，都需要用复杂的流程来解决，影响了录波器装置的整体性能。

发明内容

本发明为了解决目前线数字信号的录波处理方法实时性差、系统兼容性差的技术问题，提出了一种一体化线数字信号的录波处理方法，可以解决上述问题。

一种一体化在线数字信号的录波处理方法，包括以下步骤：

(1)、将AD采样信号输入至采样值维护模块；

(2)、所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐，得到按照特定频率的、连续的AD重采样信号，并写入至采样值循环区；

(3)、所述采样值循环区接收所述AD重采样信号，同时将所述AD重采样信号的采样地址发送至录波判断芯片模块；

(4)、所述录波芯片模块根据采样值循环区发送的地址，扫描并监测AD重采样信号，进行实施录波启动的逻辑判定。

进一步的，在所述步骤(1)之前，还包括检测判断各路数据源输出的数据为AD采样信号还是网络报文信号的步骤，若其中一路或者多路数据源输出的数据为网络报文，还包括将所述网络报文解析还原成数据，得到AD采样信号。

进一步的，所述步骤(2)中，所述系统基准时序来自于底层。

进一步的，所述步骤(2)中，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式包括插值法对齐或者滑动窗口对齐。

进一步的，所述步骤(2)中，若数据源输出的数据为网络报文信号，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式还包括使用所述网络报文信号中的采样序号对齐。

进一步的，在所述步骤(2)中，还包括将AD重采样信号首先输入至数据源缓冲区的步骤，然后将所述AD重采样信号以及所述AD重采样信号的序号在所述系统基准时序的触发下从数据源缓冲区中写入至采样值循环区。

又进一步的，所述插值法对齐为：

当所述缓冲区中的AD重采样信号出现丢帧时，则等待时间t再向所述采样值循环区写入数据，若在等待时间t补齐，则对所述丢帧进行插值后写入所述采样值循环区，所述等待时间t不超过最大容忍周期T。

采用上述本发明技术方案的有益效果是：本发明的在线数字信号的录波处理方法，在将AD采样信号输入至录波器之前，首先将AD采样信号进行重采样，进而得到实时的、等间隔的、连续的AD重采样信号，因此录波器只需监测AD重采样信号，进行实施录波启动的逻辑判定即可，将录波器的数据采集功能与逻辑判定功能完全隔离，一方面能够提高录波器的兼容性，也就是说无论接收什么样数据源的数据，只需按照所需的重采样方式进行重采样，录波器即可完成逻辑判定，另外一方面在数据重采样过程中，可以根据需要灵活设定采样频率、以及缓冲区的大小，进而可以实现对数据源的不定长录波以及变频录波。此外，本在线数字信号的录波处理方法同时接入数据源的能力得到极大地提高，记录的模拟量通道数最高可达1024路。

附图说明

图1是本发明所提出的在线数字信号的录波处理方法的一种实施例流程图；

图2是理想状态下采样值循环区示意图。

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。

实施例一，本实施例提出了一种一体化在线数字信号的录波处理方法，包括以下步骤：

S1、将AD采样信号输入至采样值维护模块；

S2、所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐，得到按照特定频率的、连续的AD重采样信号，并写入至采样值循环区；

S3、所述采样值循环区接收所述AD重采样信号，同时将所述AD重采样信号的采样地址发送至录波判断芯片模块；

S4、所述录波芯片模块根据采样值循环区发送的地址，扫描并监测AD重采样信号，进行实施录波启动的逻辑判定。

本实施例的在线数字信号的录波处理方法，在将AD采样信号输入至录波器之前，首先将AD采样信号进行重采样，进而得到实时的、等间隔的、连续的AD重采样信号，因此录波器只需监测AD重采样信号，进而实施录波启动的逻辑判定即可，将录波器的数据采集功能与逻辑判定功能完全隔离，一方面能够提高录波器的兼容性，也就是说无论接收什么样数据源的数据，只需按照所需的重采样方式进行重采样，录波器即可完成逻辑判定，另外一方面在数据重采样过程中，可以根据需要灵活设定采样频率、以及缓冲区的大小，进而可以实现对数据源的不定长录波以及变频录波。此外，本在线数字信号的录波处理方法同时接入数据源的能力得到极大地提高，记录的模拟量通道数最高可达1024路。本实施例中把录波器的两个最重要功能：数据采集和逻辑判定进行分别独立设计，前者由通信专业实现，目的是不断优化和改进；后者由电力系统专业的人实现，目的是反复锤炼沉淀。最终产品升级维护的重点在于通信专业，突出特色；而电力系统专业延续的传统录波风格，旨在可靠。

本实施例的方法，在后期软件的维护、升级、工程化等都集中在重采样步骤中。因为重采样步骤的目标是组织连续AD采样数据，为电力系统应用提供数据源，所以，具体场景中无论采样值来源于报文还是传统模数变换电路，软件结构大体上不用改动，且能轻易支持数字+传统录波。

由于采样值维护模块组织数据，支持原始通道、计算通道、事件监视(如数据品质——失步)、关联启动(如一个核的录波判据逻辑启动了，其它核上的录波判据模块立即无条件启动，实现局域、站域和区域录波)，在所述步骤S1之前，还包括检测判断各路数据源输出的数据为AD采样信号还是网络报文信号的步骤，若其中一路或者多路数据源输出的数据为网络报文，还包括将所述网络报文解析还原成数据，得到AD采样信号。

数据源可以为在全数字化的智能变电站中网络报文，也可以为传统站、仿真系统的AD采样信号等，这些信号在环境配置和虚端子接线配置模块已经严格定义了其报文身份、位置及通道基本属性。录波器的逻辑判定中对于不同的数据源，在处理上并无本质差别。

在本实施例中系统基准时序是一个由底层提供的资源，可以认为它是一个精度较高(宜不低于5微秒)的定时器或中断、回调，系统基准时序的触发间隔不高于250微秒。系统基准时序的目的是提供一个重采样的可靠依据，保证采样值到达本地后重新对齐，且采样值(SV)和状态值(GOOSE，有些场景下仅对GOOSE变位进行录波，此时一旦没有SV报文作为同步信号，则无法实现单独的GOOSE信号录波)也要对齐，这些均需要装置本身的基准时序来协助完成。因此，系统基准时序完成类似于传统录波器的内部晶振功能，它促使系统按照一定的采样频率，从解析后的报文中提取一组组的采样值，并按特定排列顺序放进采样值循环区(重采样)，以此实现一个不间断的“连续AD重采样”。

在所述步骤S2中，采样值维护模块充当的是传统录波器的数据采集模块，它依据基准时序提供的采样周期，从数据源提取报文解析后的采样值，按照一定的策略(对齐和重采样方式等)将数据填写进采样值循环区。

采样值维护模块另一个职能是，裁判启动录波判据工作的时机。一旦采样值循环区有了新数据，是立即启动一轮判据，还是累计到一定数量后再循环启动数轮判据，完全由其自行决策。

采样值维护模块有很大的优化余地，根据变电站接线方式、系统资源的支持力度等，变化较大。而且其工作方式是先维护好采样值循环区，数据排放好之后再去启动录波判据芯片的判据功能，可以根据需要来掌握时机，这样，底层实现采样值维护模块时，在平衡实时性和系统资源效率(如互锁对CPU的开销等)，有较大的灵活性。

采样值循环区介于数据源同录波器之间，是重要的一环，采样值循环区的目的是将等间隔的采样数据进行有规律的排列，以供录波器使用。采样值循环区内的数据要满足两个要求：1、对齐；2、连续。为了保证这两个条件，需要采样值维护模块按照一定的策略，对报文数据进行合理筛选和重采样。

其中，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式包括插值法对齐或者滑动窗口对齐。

其中，所述插值法对齐为：

当所述缓冲区中的AD重采样信号出现丢帧时，则等待时间t再向所述采样值循环区写入数据，若在等待时间t补齐，则对所述丢帧进行插值后写入所述采样值循环区，所述等待时间t不超过最大容忍周期T。

需要说明的是，所述步骤S2中，若数据源输出的数据为网络报文信号，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式还包括使用所述网络报文信号中的采样序号对齐。

此外，在所述步骤S2中，还包括将AD重采样信号首先输入至数据源缓冲区(也即MU缓冲区)的步骤，然后将所述AD重采样信号以及所述AD重采样信号的序号在所述系统基准时序的触发下从数据源缓冲区中写入至采样值循环区。系统基准时序每触发一次，就从数据源缓冲区提取新的采样值放进采样值循环区。理想模式下，如图2所示，每个时序内，会进来一组新的采样值，序号连续，刚好被采样值维护模块拿到，并放进采样值循环区。

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 (7)

1.一种一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将AD采样信号输入至采样值维护模块；

（2）、所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐，得到按照特定频率的、连续的AD重采样信号，并写入至采样值循环区；

（3）、所述采样值循环区接收所述AD重采样信号，同时将所述AD重采样信号的采样地址发送至录波判断芯片模块；

（4）、所述录波判断芯片模块根据采样值循环区发送的地址，扫描并监测AD重采样信号，进行实施录波启动的逻辑判定。

2.根据权利要求1所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，在所述步骤（1）之前，还包括检测判断各路数据源输出的数据为AD采样信号还是网络报文信号的步骤，若其中一路或者多路数据源输出的数据为网络报文，还包括将所述网络报文解析还原成数据，得到AD采样信号。

3.根据权利要求2所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述系统基准时序来自于底层。

4.根据权利要求2或3所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式包括插值法对齐或者滑动窗口对齐。

5.根据权利要求4所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，若数据源输出的数据为网络报文信号，所述采样值维护模块根据系统基准时序对所述AD采样信号按照特定频率进行重组和对齐的方式还包括使用所述网络报文信号中的采样序号对齐。

6.根据权利要求5所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，还包括将AD重采样信号首先输入至数据源缓冲区的步骤，然后将所述AD重采样信号以及所述AD重采样信号的序号在所述系统基准时序的触发下从数据源缓冲区中写入至采样值循环区。

7.根据权利要求6所述的一体化在线数字信号的录波处理方法，其特征在于，所述插值法对齐为：

当所述缓冲区中的AD重采样信号出现丢帧时，则等待时间t再向所述采样值循环区写入数据，若在等待时间t补齐，则对所述丢帧进行插值后写入所述采样值循环区，所述等待时间t不超过最大容忍周期T。