CN105630066A - 继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统，设置参考时钟信号，实时采集所述参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，根据所述参考时钟信号和所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，推送所述频率偏移量至用户终端。整个过程中，无需采用复杂、高昂的仪器设备，监测过程简单且采用数据实时采集与处理，能够实现对继电保护装置控制器时钟漂移的准确监测。

Description

继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统

技术领域

本发明涉及数据监测技术领域，特别是涉及继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统。

背景技术

随着电力行业信息化和智能化的发展，嵌入式系统软件在电力行业得到广泛应用，推进电力行业快速发展。

电力行业作为影响国民经济发展的重要领域，安全生产是保障其快速稳定发展的基础，国家和国际上对于嵌入式系统的安全性也高度重视，并发布了多个安全性强制标准。GB14536.1-2008标准同采用国际电工委员会IEC60730.1-2003《家用和类似用途电自动控制器第1部分：通用要求》，在标准中将使用嵌入式软件控制器按照其潜在的安全性隐患分为B类和C类控制器，并规定了这两个类别的控制器必须采取的安全性措施。其中，控制器时钟频率监测是B类和C类控制器都必须采取的安全措施。继电保护装置作为保护电力系统及其元件的智能装置，其安全性与人身和财产安全息息相关。

一般的控制器时钟频率监测方式主要采用示波器监测和频率计监测，其中，示波器监测造价高昂且存在较大监测误差，频率计监测需要连续监测多个周期的数据，无法实现实时、准确监测。

发明内容

基于此，有必要针对一般继电保护装置控制器时钟漂移监测方法监测不准确的问题，提供一种监测准确的继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统。

一种继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，包括步骤：

设置参考时钟信号；

实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号；

根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

推送频率偏移量至用户终端。

一种继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，包括：

信号设置模块，用于设置参考时钟信号；

信号采集模块，用于实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号；

计算模块，用于根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

推送模块，用于推送频率偏移量至用户终端。

本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测方法与系统，设置参考时钟信号，实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，推送频率偏移量至用户终端。整个过程中，无需采用复杂、高昂的仪器设备，监测过程简单且采用数据实时采集与处理，能够实现对继电保护装置控制器时钟漂移的准确监测。

附图说明

图1为本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测系统第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测系统第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，包括步骤：

S100：设置参考时钟信号。

时钟信号是提供给同步内存做信号同步之用，同步记忆体的存取动作必需与时钟信号同步。参考时钟信号可以由标准时钟源提供，时钟源用于为环形脉冲发生器提供频率稳定且电平匹配的方波时钟脉冲信号，它通常由石英晶体振荡器和与非门组成的正反馈振荡电路组成。

S200：实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号。

对参考时钟信号和控制器的时钟信号实时采集确保数据获取的准确。

S300：根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量。

参考时钟信号和控制器的时钟信号之间成线性规则，以参考时钟信号的定时周期T为基准，在参考时钟信号的周期T内，比较控制器的时钟信号计时时间T₁与参考时钟信号的周期T是否在一定范围内吻合，并计算出相应的频率偏移量。

S400：推送频率偏移量至用户终端。

非必要的，可以采用无线通信方式将频率偏移量至用户终端，以便实现工作人员对继电保护装置控制器时钟漂移的远程监测。另外，在推送频率偏移量至用户终端的同时，若检测发现频率偏移量以及大于预设偏移量阈值时，还可以发送报警信号至用户终端，以便提醒工作人员。

本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，设置参考时钟信号，实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，推送频率偏移量至用户终端。整个过程中，无需采用复杂、高昂的仪器设备，监测过程简单且采用数据实时采集与处理，能够实现对继电保护装置控制器时钟漂移的准确监测。

在其中一个实施例中，设置参考时钟信号的步骤具体包括：

设置标准时钟源和计数器；

通过标准时钟源和计数器输出参考时钟信号。

标准时钟源可以选用标准的RC振荡时钟源，计数器可以采用带有看门口功能的计数器。具体来说，标准的RC振荡时钟源与看门狗计数器连接，看门狗计数器第一输出端WDO与待监测继电保护装置控制器的其中一个输入管脚INT0连接，看门狗计数器第二输出端WDI与待监测继电保护装置控制器的复位管脚P1.0连接。在一个周期内，看门狗计数器WDO引脚输出低电平，触发控制器的外部中断0中断，并且看门狗计数器复位，从新开始计时。看门狗的WDI引脚输入高电平，控制器的INT0脚设置为低电平触发，在进入外部中断0中断服务程序时停止控制器的定时器0的计时。

具体来说，可以采用周期及单片机的晶振计算偏移量。例如MAX705平台的周期溢出时间是1.6秒，周期溢出时，其WDO引脚输出低电平，触发89C51单片机的外部中断0中断，并且nbinterfile_计数器复位，从新开始计时。看门狗的WDI引脚输入高电平＝89C51单片机的INT0脚设置为低电平触发，在进入外部中断0中断服务程序时停止定时器0的计时，CPU读取计时时间数据，并按照公式1进行计算，若单片机的时钟晶振是12MHz,则控制器频率的漂移为 (单片机定时器0的计时时间定义为T₀)，若频率的飘移在可接受的范围内(例如定义可接受的频偏为F_warp<0.707|F_OSC|)，则视频晶振工作正常，否则进行时钟频率故障处理操作。在单片机退出中断服务程序时，先清零定时器0的计时数据，之后重新启动定时器0和看门狗的计时，在下一个1.6秒后重复以上相同的操作。

在其中一个实施例中，根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量的步骤具体为：

根据参考时钟信号、待监测继电保护装置控制器的时钟信号以及频率偏移量计算公式，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

其中，频率偏移量计算公式为：

$F_{warp}=\frac{\left|T_1-T\right|}{T}\&times;F_{OSC}$

式中，F_warp为待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，T为参考时钟信号的周期，T₁为待监测继电保护装置控制器的时钟信号的周期，F_OSC为待监测继电保护装置控制器的时钟信号的频率。

分析参考时钟信号即可获知参考时钟信号的周期，分析待监测继电保护装置控制器的时钟信号即可获知其周期和频率。

在其中一个实施例中，推送频率偏移量至用户终端的步骤具体为：

采用2.5G的GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务技术)射频通信方式，推送频率偏移量至用户终端。

2.5G的GPRS射频通信技术具有传输距离远、传输效率高且准确的优点。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400之后还包括：

S500：当频率偏移量大于预设偏移量阈值时，发送报警信号至用户终端。

发送报警信号至用户终端，以便提示工作人员待监测继电保护装置控制器的时钟信号出现异常。

在其中一个实施例中，设置参考时钟信号的步骤之前还包括：

基于监测高层协议建立与用户终端之间的通信；

其中，监测高层协议具体包括：

当发送方收到错误的应答帧时，执行三次重发操作，当三次重发均收到错误的应答帧时，发送方放弃发送数据；

当发送方三次发送均未收到应答帧时，发送方放弃发送数据；

当接收方三次发送响应信息帧均收到错误应答帧时，接收方放弃发送数据；

当接收方三次发送响应信息帧均超时未收到应答帧时，接收方放弃发送数据。

简单来说，监测高层协议采用类似TCP/IP协议的方式进行数据交互，例如其同样采用三次握手建立通信连接，另外其还具备上述特殊的异常情况处理方式，以使数据交互过程安全。

如图3所示，一种继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，包括：

信号设置模块100，用于设置参考时钟信号；

信号采集模块200，用于实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号；

计算模块300，用于根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

推送模块400，用于推送频率偏移量至用户终端。

本发明继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，信号设置模块100设置参考时钟信号，信号采集模块200实时采集参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算模块300根据参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，推送模块400推送频率偏移量至用户终端。整个过程中，无需采用复杂、高昂的仪器设备，监测过程简单且采用数据实时采集与处理，能够实现对继电保护装置控制器时钟漂移的准确监测。

在其中一个实施例中，信号设置模块100具体包括：

设置单元，用于设置标准时钟源和计数器；

输出单元，用于通过标准时钟源和计数器输出参考时钟信号。

在其中一个实施例中，计算模块300具体用于根据参考时钟信号、待监测继电保护装置控制器的时钟信号以及频率偏移量计算公式，计算待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

其中，频率偏移量计算公式为：

$F_{warp}=\frac{\left|T_1-T\right|}{T}\&times;F_{OSC}$

式中，F_warp为待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，T为参考时钟信号的周期，T₁为待监测继电保护装置控制器的时钟信号的周期，F_OSC为待监测继电保护装置控制器的时钟信号的频率。

在其中一个实施例中，推送模块400具体用于采用2.5G的GPRS射频通信方式，推送频率偏移量至用户终端。

如图4所示，在其中一个实施例中，继电保护装置控制器时钟漂移监测系统还包括：

报警模块500，用于当频率偏移量大于预设偏移量阈值时，发送报警信号至用户终端。

在其中一个实施例中，继电保护装置控制器时钟漂移监测系统还包括：

通信建立模块，用于基于监测高层协议建立与用户终端之间的通信；

其中，监测高层协议具体包括：

当发送方收到错误的应答帧时，执行三次重发操作，当三次重发均收到错误的应答帧时，发送方放弃发送数据；

当发送方三次发送均未收到应答帧时，发送方放弃发送数据；

当接收方三次发送响应信息帧均收到错误应答帧时，接收方放弃发送数据；

当接收方三次发送响应信息帧均超时未收到应答帧时，接收方放弃发送数据。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，其特征在于，包括步骤：

设置参考时钟信号；

实时采集所述参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号；

根据所述参考时钟信号和所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

推送所述频率偏移量至用户终端。

2.根据权利要求1所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，其特征在于，所述设置参考时钟信号的步骤具体包括：

设置标准时钟源和计数器；

通过所述标准时钟源和所述计数器输出参考时钟信号。

3.根据权利要求1或2所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，其特征在于，所述根据所述参考时钟信号和所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量的步骤具体为：

根据所述参考时钟信号、所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号以及频率偏移量计算公式，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

其中，所述频率偏移量计算公式为：

$F_{warp}=\frac{|T_1-T|}{T}\&times;F_{OSC}$

式中，F_warp为所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，T为所述参考时钟信号的周期，T₁为所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号的周期，F_OSC为所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号的频率。

4.根据权利要求1或2所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，其特征在于，所述推送所述频率偏移量至用户终端的步骤具体为：

采用2.5G的GPRS射频通信方式，推送所述频率偏移量至用户终端。

5.根据权利要求1或2所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测方法，其特征在于，所述推送所述频率偏移量至用户终端的步骤之后还包括：

当所述频率偏移量大于预设偏移量阈值时，发送报警信号至所述用户终端。

6.一种继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，其特征在于，包括：

信号设置模块，用于设置参考时钟信号；

信号采集模块，用于实时采集所述参考时钟信号和待监测继电保护装置控制器的时钟信号；

计算模块，用于根据所述参考时钟信号和所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

推送模块，用于推送所述频率偏移量至用户终端。

7.根据权利要求6所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，其特征在于，所述信号设置模块具体包括：

设置单元，用于设置标准时钟源和计数器；

输出单元，用于通过所述标准时钟源和所述计数器输出参考时钟信号。

8.根据权利要求6或7所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，其特征在于，所述计算模块具体用于根据所述参考时钟信号、所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号以及频率偏移量计算公式，计算所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量；

其中，所述频率偏移量计算公式为：

$F_{warp}=\frac{|T_1-T|}{T}\&times;F_{OSC}$

式中，F_warp为所述待监测继电保护装置控制器的频率偏移量，T为所述参考时钟信号的周期，T₁为所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号的周期，F_OSC为所述待监测继电保护装置控制器的时钟信号的频率。

9.根据权利要求6或7所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，其特征在于，所述推送模块具体用于采用2.5G的GPRS射频通信方式，推送所述频率偏移量至用户终端。

10.根据权利要求6或7所述的继电保护装置控制器时钟漂移监测系统，其特征在于，还包括：

报警模块，用于当所述频率偏移量大于预设偏移量阈值时，发送报警信号至所述用户终端。