CN107991641A - 一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统 - Google Patents

一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法:建立多条采样回路,将多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;多条采样回路共用光路系统;通过主采样回路的FPGA控制电路控制主采样回路与副采样回路进行分时采样;通过副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路;通过主采样回路的FPGA控制电路对主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据进行比较,获取采样数据的差异值;将差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。

Description

一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及 系统
技术领域
本发明涉及电流互感器异常检测技术领域,更具体地,涉及一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统。
背景技术
在智能变电站中,为防止电子式互感器采集错误及模数处理单元出错,《智能变电站继电保护技术规范》要求“电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集,每路采样系统应采用双A/D系统接入MU,每个MU输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置,以满足双重化保护相互完全独立的要求”。对于光纤电流互感器,由于需要进行闭环反馈,为满足双AD要求,通常需要配置两套传感环和采集电路,而为满足保护双重化的需求,则需要四套传感环及采集电路,具体方案如图1所示。
采用现有技术的多套传感环和采集电路的技术方案后,致使光纤电流互感器的材料成本成倍的增长,相对于相同配置要求的其他原理的电子式互感器也是高出几倍,而对于可靠性较高的传感元件的双配置,也是对资源的一种浪费。
因此,需要一种技术,以实现基于光纤电流互感器独立双采样的结构,实现对采样异常数据的检测。
发明内容
本发明提出了一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法及系统,以解决实现光纤电流互感器的异常检测问题,同时降低光纤电流互感器生产材料成本。
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法,所述方法包括:
建立多条采样回路,将所述多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;所述多条采样回路共用光路系统;
通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样;
所述副采样回路进行采样后,通过所述副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路;
通过主采样回路的FPGA控制电路对所述主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值;
将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
优选地,所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样,其中所述主采样回路的采样时间高于所述副采样回路的采样时间。
优选地,通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路的采样时间。
优选地,所述主采样回路和所述副采样回路分别建立一条。
优选地,将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值超过异常阈值时,将所述主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
基于本发明的另一方面,提供一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测系统,所述系统包括:
建立单元,用于建立多条采样回路,将所述多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;所述多条采样回路共用光路系统;
采样单元,用于通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样;
传输单元,用于所述副采样回路进行采样后,通过所述副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路;
比较单元,用于通过主采样回路的FPGA控制电路对所述主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值;
结果单元,用于将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
优选地,所述采样单元还用于:所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样,其中所述主采样回路的采样时间高于所述副采样回路的采样时间。
优选地,所述采样单元还用于:通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路的采样时间。
优选地,所述建立单元还用于:所述主采样回路和所述副采样回路分别建立一条。
优选地,所述结果单元还用于:将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值超过异常阈值时,将所述主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
本专利提出一种降低成本的独立双采样设计方法,既可满足互感器的计量标准及可靠性要求,也可降低光纤电流互感器的生产材料成本。
附图说明
通过参考下面的附图,可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式:
图1为现有技术的光纤电流互感器双AD采样结构示意图;
图2为现有技术的光纤电流互感器采样原理示意图;
图3为根据本发明实施方式的一种光纤电流互感器独立双采样原理示意图;
图4为根据本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法流程图;以及
图5为根据本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图2为现有单AD采样结构图,图3为本发明提出的独立双采样的结构图。图3为在图2原有的单AD采样结构的基础上,分别增加了一个AD、FPGA、DA和模拟控制开关。其中AD1、FPGA1和DA1为一个采样回路,AD2、FPGA2和DA2为一个采样回路,可任选其中一个回路作为主采样回路,另一个回路为副采样回路,本发明中以AD1、FPGA1和DA1为主采样回路来进行说明。本发明实施方式中,还可以设置多长副采样回路。
图3为本发明实施方式提出一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样原理示意图。本发明实施方式,建立主采样回路和副采样回路,主要目的有两个:第一,提升光纤电流互感器采样环节的可靠性,通过独立的双采样设计,在对应的AD、FPGA或DA出现异常时,可实现相互比较而实现自诊断功能。第二,大幅降低光纤电流互感器在应用中的成本,采用独立双采样方案后,相比于标准中要求的方案,可降低成本约40%,使得光纤电流互感器在市场中更具竞争力。
图4为根据本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法流程图。如图4所示,一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样误差检测方法400,从步骤401开始:
优选地,在步骤401:建立多条采样回路,将多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;多条采样回路共用光路系统。本发明实施方式,建立主采样回路和副采样回路,优选地,分别设置一条主采样回路,一条副采样回路。
优选地,在步骤402:通过主采样回路的FPGA控制电路控制主采样回路与副采样回路进行分时采样。本申请中,主采样回路与副采样回路进行分时采样,其中主采样回路的采样时间高于副采样回路的采样时间。
优选地,通过主采样回路的FPGA控制电路控制主采样回路与副采样回路的采样时间。
优选地,在步骤403:副采样回路进行采样后,通过副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路。
优选地,在步骤404:通过主采样回路的FPGA控制电路对主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值。
优选地,在步骤405:将差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
优选地,将差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当差异值超过异常阈值时,将主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
本申请中,由于光路系统为共用,且采样回路的采样率远高于系统所需求的信号输出数据速率,因此两个独立采样回路进行分时采样,分时采样的比例可随意设置,一般为主采样回路高于副采样回路,典型的比例可为7:3,6:4,5:3等。该采样时间比例由主采样回路中的FPGA进行控制,在对应的采样时间段内,主FPGA控制模拟开关选通相应的DA进行反馈调节。
本申请中,两个独立采样回路进行分时独立采样后,副采样回路的FPGA将数据发送给主采样回路的FPGA,由主FPGA对两路数据进行比较,当两个采样回路数据差异在合理的范围内异常阈值时,可认为采样回路功能正常。主FPGA将数据两采样回路的数据打包在不同的数据通道中,发送至下级的合并单元,实现双AD数据输出;当两个采样回路数据差异过大时,超过异常阈值,此时可认为采样回路的某个器件(如AD/FPGA/DA)出现异常,则将两路采样数据均置为无效数据。
本发明的实施方式,利用光纤电流互感器采样环节的可靠性,通过独立的双采样设计,在对应的AD、FPGA或DA出现异常时,可实现相互比较而实现自诊断功能。同时,大幅降低光纤电流互感器在应用中的成本,采用独立双采样方案后,相比于标准中要求的方案,可降低成本约40%,让光纤电流互感器在市场中更具竞争力。
图5为根据本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测系统结构图。如图5所示,一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样误差检测系统500包括:
建立单元501,用于建立多条采样回路,将多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;多条采样回路共用光路系统。优选地,建立单元501还用于:主采样回路和副采样回路分别建立一条。
采样单元502,用于通过主采样回路的FPGA控制电路控制主采样回路与副采样回路进行分时采样。
优选地,采样单元502还用于:主采样回路与副采样回路进行分时采样,其中主采样回路的采样时间高于副采样回路的采样时间。
优选地,采样单元502还用于:通过主采样回路的FPGA控制电路控制主采样回路与副采样回路的采样时间。
传输单元503,用于副采样回路进行采样后,通过副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路。
比较单元504,用于通过主采样回路的FPGA控制电路对主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值。
结果单元505,用于将差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
优选地,结果单元505还用于:将差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当差异值超过异常阈值时,将主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
根据本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样误差检测系统500与本发明实施方式的一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样误差检测方法400相对应,在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而,本领域技术人员所公知的,正如附带的专利权利要求所限定的,除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地,在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释,除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例,除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行,除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测方法,所述方法包括:
建立多条采样回路,将所述多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;所述多条采样回路共用光路系统;
通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样;
所述副采样回路进行采样后,通过所述副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路;
通过主采样回路的FPGA控制电路对所述主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值;
将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
2.根据权利要求1所述的方法,所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样,其中所述主采样回路的采样时间高于所述副采样回路的采样时间。
3.根据权利要求1所述的方法,通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路的采样时间。
4.根据权利要求1所述的方法,所述主采样回路和所述副采样回路分别建立一条。
5.根据权利要求1所述的方法,将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值超过异常阈值时,将所述主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
6.一种基于光纤电流互感器独立双采样的采样异常检测系统,所述系统包括:
建立单元,用于建立多条采样回路,将所述多条采样回路中的一条设置为主采样回路,其余采样回路设置为副采样回路;所述多条采样回路共用光路系统;
采样单元,用于通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样;
传输单元,用于所述副采样回路进行采样后,通过所述副回路的FPGA控制电路将副采样回路的采样数据发送至主采样回路的FPGA控制电路;
比较单元,用于通过主采样回路的FPGA控制电路对所述主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据进行比较,获取主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据的差异值;
结果单元,用于将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值不超过异常阈值时,通过主采样回路的FPGA控制电路将主采样回路的采样数据与所述副采样回路的采样数据打包在不同的数据通道中,发送至合并单元。
7.根据权利要求6所述的系统,所述采样单元还用于:所述主采样回路与所述副采样回路进行分时采样,其中所述主采样回路的采样时间高于所述副采样回路的采样时间。
8.根据权利要求6所述的系统,所述采样单元还用于:通过所述主采样回路的FPGA控制电路控制所述主采样回路与所述副采样回路的采样时间。
9.根据权利要求6所述的系统,所述建立单元还用于:所述主采样回路和所述副采样回路分别建立一条。
10.根据权利要求6所述的系统,所述结果单元还用于:将所述差异值与预设的采样数据的异常阈值进行比较,当所述差异值超过异常阈值时,将所述主采样回路的采样数据与副采样回路的采样数据设置为无效。
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