CN108054740A - 一种t型接线光纤纵差保护数据同步方法 - Google Patents

一种t型接线光纤纵差保护数据同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明T型接线光纤纵差保护数据同步方法，包括本侧数据重采样模块、对侧数据发送模块、对侧数据接收模块和对侧数据重采样模块，T接的三侧装置无主从之分，各侧非同步等间隔采样，频率跟踪功能在三侧各自进行，频率跟踪重采样后立即往对方两侧分别发送本侧数据；各侧在中断中读取接收缓冲区数据，根据数据帧中的时标计算通道延时，并将对侧数据时标映射到本侧装置的时间轴上。然后根据对方两侧的数据采样时标查找对应的本侧数据的历史插值时刻，对接收到的两侧数据进行重采样，将重采样后的数据填入该历史时刻对应的重采样序号缓冲区中。对于单一装置，三侧数据具有同步的重采样序号，根据各侧的采样序号计算出当前的差动数据，用于保护计算。

Description

一种T型接线光纤纵差保护数据同步方法
技术领域
本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及线路光纤纵联差动保护装置的数据同步方法。
背景技术
T型接线光差保护又称为三端光差保护，要同时接收对方两侧的数据，并将三侧的数据进行同步处理，计算出三侧的差动电流进行保护运算。目前，T接差动较为成 熟的数据同步方法是调整采样间隔同步法。即以一侧为主，其他两侧为从，T接光差 保护差动数据的同步方式以一侧为基准，从侧以主侧为基准，调整其他两侧的采样时 刻至与该侧同步，至与主侧采样时刻相同为准，从侧不停的计算采样间隔，并事实进 行调整，保证三侧的采样时刻一致。这种同步方法的频率跟踪功能由主侧装置实现， 主侧根据本侧的采样频率实时调整采样间隔，其他两侧无论本侧频率多少都只按照主 侧的采样间隔进行采样。频率跟踪算法也只能以基准侧频率为准，导致当系统发生振 荡时，由于各侧频率不同，从侧两个装置只能按照基准侧的频率进行跟踪还按照主侧 的采样间隔进行采样，计算出的数据与实际值就会出现偏差，存在一定的安全隐患。 本发明所提供的这种方法成功的解决了这一问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种T型接线光差保护的数据同步方法，用以解决现有的T接光差数据同步方法中存在的计算偏差问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种T型接线光纤纵差保护数据同步方法，包括：本侧数据重采样模块、本侧数据发送模块、对侧数据接收模块和对侧 数据重采样模块。T接的三侧装置无主从之分，各侧非同步等间隔采样，频率跟踪功 能在三侧独自进行，频率跟踪重采样后立即往对方两侧分别发送本侧数据；各侧在进 入等间隔采样中断时读取接收缓冲区数据，根据数据帧中的时标计算通道延时，并将 收到的两侧数据时标映射到本侧装置的时间轴上。然后根据对方两侧的数据采样时标 查找对应的本侧数据的历史插值时刻，对接收到的两侧数据进行重采样，将重采样后 的数据填入该历史时刻对应的重采样序号缓冲区中。
本方法采用等间隔采样，所述的各个模块均在一个采样间隔中完成。对于单一装置，三侧数据具有同步的重采样序号，根据三侧数据的采样序号计算出当前的差动数 据，用于保护计算。本发明中对侧1和对侧2数据收发接口独立。
所述本侧数据重采样模块，实时跟踪本侧的频率，计算本次中断中需要重采样的次数和各次重采样时刻，并对重采样序号和重采样时刻进行存储；
所述本侧数据发送模块，在本侧每次重采样结束后进行数据重组并同时发送给两个对侧，数据帧中包含重采样延时和收发时标，以及本侧CT一次值；
所述对侧数据接收模块，同时接收对方两侧数据，通过收发时标计算出通道延时，将对侧重采样数据映射到本侧时间轴上，并将对侧数据转换成本侧标量；
所述对侧数据重采样模块，根据本侧存储的历史重采样时刻，查找对侧数据映射时标Tops对应的二次重采样时刻，从而对对侧数据进行二次重采样，通过二次重采样 序号计算出当前同步序号。
所述的本侧数据重采样模块，具体方法如下：①根据采样频率计算出当前频率下的重采样间隔；②根据上次重采样插值时刻Trel和当前原始采样点采样时刻Tsn，计算 本中断中需要进行的重采样次数以及各次重采样时刻；③根据计算出的重采样时刻和 次数进行重采样，并将各次的重采样序号和重采样时刻存储下来。
所述步骤①中的重采样间隔计算方法公式为：Tsf＝1/(f*N)，其中N为每周波 采样点数，f为当前采样频率；
所述步骤②中重采样次数计算公式为：Nre＝(Tsn-Trel)/Tsf，Nre取整数部分，取值范围为0～2次；
所述步骤②中各次重采样时刻为：Tren＝Trel+Tsf*n，n根据Nre取1或2；
所述步骤③中的重采样方法为拉格朗日插值法。
所述的本侧数据发送模块，在本侧数据重采样模块中每次重采样完成后进行数据发送，分别发送给对侧1和对侧2通道。具体步骤如下：①填写采样数据内容；②填 写时标数据内容；③填写识别数据内容。
所属步骤①中的采样数据内容包括：Ia、Ib、Ic、I0的重采样值、有效标志，和本 侧差动开关量信号、本侧CT一次值；
所属步骤②中的时标数据内容包括：本次发送时刻Tb3、上一帧接收到的时刻Tb2、上一帧中的对侧发送时刻Ta1、以及当前数据从重采样时刻到数据发送时刻的延时 Tint；
所属步骤③中的识别数据内容包括：同步标识ID，帧序号，通道识别码，CRC16 校验码。
所述的对侧数据接收模块，在每次中断中分别接收对侧1和对侧2的数据。具体 步骤如下：①数据接收和数据格式判断；②通道延时计算和时标映射；③对侧数据转 换。
所属步骤①中数据接收时具有本侧数据接收时刻Ta4；数据格式判断包括：CRC16判断、同步标识ID判断、帧序号判断、通道识别码判断。
所述步骤②中的通道延时计算方法：Tdelay＝((Ta4-Ta1)-(Tb3-Tb2))/2；
所述步骤②中的时标映射方法：Tops＝Ta4-Tdelay-Tint；Tint为对侧的重采 样数据处理发送延时。Tops即为接收到的对侧采样值对应的采样时刻映射在本侧时标 轴上的时刻。
所述步骤③中的数据转换方式为：Sop＝Sops*Popct/Pct；Sops为接收到的对侧数据值，Popct为接收到的对侧CT一次值，Pct为本侧CT一次值。
所述的对侧数据重采样模块，具体方法如下：①对侧数据重采样时刻查找；②对侧数据重采样；③三侧采样数据同步。
所属步骤①中根据本侧的历史重采样时刻，查找映射时标Tops对应到本侧的历史采样时刻，如果则Tnhis为即将使用的对侧数据二次重采样时刻；
所属步骤②中以时刻Tnhis对数据进行插值重采样，重采样数据序号Mops等于本侧重采样的历史序号Mnhis；
所属步骤③中的数据同步方法为：根据对侧1数据重采样序号Mops1、对侧2数 据重采样序号Mops2，计算出当前的同步数据序号Msyn：
如果Temp12或者Temp21为负数，则加上50*N， 使其为正；判断如果Temp12＜N，则Msyn＝Mops1；如果Temp21＜N，则 Msyn＝Mops2；
依据Msyn点的三侧数据计算差动数据。
所述的采样序号为0～(50*N-1)循环，不受频率的变化影响。
本发明的有益效果：T接的三侧装置无主从之分，各侧非同步等间隔采样，频率跟踪功能在三侧各自进行。解决了目前T接光差保护差动数据的同步方式大多以一侧为 基准，调整其他两侧重采样时刻至与该侧同步，频率跟踪算法也只能以基准侧频率为 准，导致当系统发生振荡时，由于各侧频率不同，引起的其他两侧计算出的数据与实 际值有偏差的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的工作流程图。
图2是本发明实施例的收发数据格式示意图。
图3是本发明实施例的时标映射示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
本实施例T型接线光纤纵差保护数据同步方法，包括本侧数据重采样模块、对侧数据发送模块、对侧数据接收模块和对侧数据重采样模块。本实施例中T接的三侧装 置无主从之分，各侧非同步等间隔采样，频率跟踪功能在三侧各自进行，频率跟踪重 采样后立即往对方两侧分别发送本侧数据；各侧在中断中读取接收缓冲区数据，根据 数据帧中的时标计算通道延时，并将对侧数据时标映射到本侧装置的时间轴上。然后 根据对方两侧的数据采样时标查找对应的本侧数据的历史插值时刻，对接收到的对方 两侧数据进行重采样，将重采样后的数据填入该历史时刻对应的重采样序号缓冲区中。 对于单一装置，三侧数据具有同步的重采样序号，可以根据各侧的采样序号计算出当 前的差动数据，用于保护计算。解决了目前T接光差保护差动数据的同步方式大多以 一侧为基准，调整其他两侧重采样时刻至与该侧同步，频率跟踪算法也只能以基准侧 频率为准，导致当系统发生振荡时，由于各侧频率不同，引起的其他两侧计算出的数 据与实际值有偏差的问题。
图1是本实施例的工作流程，所有工作内容在一个中断中完成，该中断为间隔时间等于标准频率下重采样间隔的等间隔中断。步骤如下：
①进入中断时，读取本侧原始采样缓冲区，根据测得频率计算当前的重采样间隔Tsf＝1/(f/N)，由上次重采样时刻Trel计算出重采样次数Nre＝(Tsn-Trel)/Tsf， 以及重采样间隔Tren＝Trel+Tsf*n，n根据Nre取1或2；
其中，f为实测频率，N为每周波采样率，Tsn为当前原始采样点的采样时刻。
②根据步骤①中计算的次数和时刻，循环对本侧数据进行拉格朗日插值重采样，重采样次数Nre减去1，并将重采样序号Mnhis和重采样时刻Tnhis存下来；
③将本侧需要发送的数据进行整理，分别发送给对侧1和对侧2；
数据帧内容如附图2所示，包括：Ia、Ib、Ic、I0的重采样值、有效标志、本侧差 动开关量信号、本侧CT一次值、本次发送时刻Tb3、上一帧接收到的时刻Tb2、上一 帧中的对侧发送时刻Ta1、当前数据从采样重采样时刻到数据发送时刻的延时Tint、 同步标识ID、帧序号、通道识别码和CRC16校验码等。帧序号每帧加1，通道识别码 为各侧唯一的标识。
判断本侧重采样次数Nre是否为0，如不为0，返回至步骤②。
④对侧数据接收处理，对接收到的数据帧进行CRC16检验、同步标识ID检验、 帧序号检验、通道识别码检验，任一条件不符合就立即闭锁差动保护，待恢复正常后 延时开放。数据帧判断合格后计算出通道延时Tdelay＝((Ta4-Ta1)-(Tb3 Tb2))/2，并将对侧采样时刻映射到本侧时标轴上，映射方法为：Tops＝Ta4- Tdelay-Tint；同时将对侧数据转换成本侧标量的数据Sop＝Sop*Popct/Pct；
其中，Ta4为本侧接收到该通道数据帧时刻，Ta1为本侧上次发送该通道数据帧时刻，Tb3为对侧发送数据帧时刻，Tb2为对侧接收到本侧上次发送的数据帧时刻，Tint为 对侧的重采样数据处理发送延时，Sops为接收到的对侧数据值，Popct为接收到的对 侧CT一次值，Pct为本侧CT一次值。
时标映射示意如附图3所示。
⑤根据步骤②中存储的本侧历史重采样时刻，查找映射时标Tops对应到本侧的历史采样时刻，如果则Tnhis为即将使用的对侧数据重采样时刻；
其中Tnhis为本侧第n次的采样时刻，Tn+1his为本侧第n+1次采样时刻。
以时刻Tnhis对数据进行插值重采样，重采样数据序号Mops等于本侧重采样的历史序号Mnhis；
判断对侧数据接收缓冲区是否读完，如还有，返回至步骤④。
⑥由上述计算出的对侧1数据当前采样序号Mops1、对侧2数据当前采样序号Mops2，计算出当前的同步数据序号Msyn，计算方法为：
如果Temp12或者Temp21为负数，则加上50*N， 使其为正；判断如果Temp12＜N，则Msyn＝Mops1；如果Temp21＜N，则 Msyn＝Mops2；
依据Msyn点的三侧数据即可以计算出当前的差动数据。
本实施例中所述的采样序号为0～(50*N-1)循环，不受频率的变化影响。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本 发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：具有本侧数据重采样模块、本侧数据发送模块、对侧数据接收模块，对侧数据重采样模块；三侧装置无主从之分，各侧非同步等间隔采样，各侧分别跟踪各自的频率进行重采样；频率跟踪重采样后立即往对方两侧分别发送本侧数据；各侧在中断中读取接收缓冲区数据，根据数据帧中的时标计算通道延时，并将对侧数据时标映射到本侧装置的时间轴上；然后根据对方两侧的数据采样时标查找对应的本侧数据的历史插值时刻，对接收到的两侧数据进行重采样，将重采样后的数据填入该历史时刻对应的重采样序号缓冲区中。
2.根据权利要求1所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：本侧通过历史重采样时刻和重采样序号对两个对侧的数据进行二次重采样，使装置的三侧数据具有同步的重采样序号，从而根据三个重采样序号计算出差动数据。
3.根据权利要求1所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：本侧数据重采样模块、本侧数据发送模块、对侧数据接收模块，对侧数据重采样模块在一个等间隔中断中完成。
4.根据权利要求1至3之一所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：
所述本侧数据重采样模块，实时跟踪本侧的频率，计算本次中断中需要重采样的次数和各次重采样时刻，并对重采样序号和重采样时刻进行存储；
所述本侧数据发送模块，在本侧每次重采样结束后进行数据重组并同时发送给两个对侧，数据帧中包含重采样延时和收发时标，以及本侧CT一次值；
所述对侧数据接收模块，同时接收对方两侧数据，通过收发时标计算出通道延时，将对侧重采样数据映射到本侧时间轴上，并将对侧数据转换成本侧标量；
所述对侧数据重采样模块，根据本侧存储的历史重采样时刻，查找对侧数据映射时标Tops对应的二次重采样时刻，从而对对侧数据进行二次重采样，通过二次重采样序号计算出当前同步序号。
5.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述本侧数据重采样模块，重采样次数计算公式为：Nre＝(Tsn-Trel)/Tsf，Nre取整数部分，取值范围为0～2次；其中Trel为上次重采样插值时刻，Tsn为当前原始采样点采样时刻，Tsf为当前频率下的重采样间隔。
6.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述本侧数据重采样模块，各次重采样时刻计算公式为：Tren＝Tren+Tsf*n，n根据重采样次数Nre取1或2；其中Trel为上次重采样插值时刻，Tsf为当前频率下的重采样间隔。
7.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述对侧数据重采样模块，对侧数据的二次重采样时刻查找方法为：如果则Tnhis即为查找的对侧数据二次重采样时刻；
其中Tnhis为本侧第n次的采样时刻，Tn+1his为本侧第n+1次采样时刻，Tops为对侧数据映射在本侧时间轴上的时刻。
8.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述对侧数据重采样模块，当前同步序号Msyn的计算方法为：
如果Temp12或者Temp21为负数，则加上50*N，使其为正；判断如果Twmp12＜N，则Msyn＝Mops1；如果Temp21＜N，则Msyn＝Mops2；
其中Mops1为对侧1数据的二次重采样序号，Mops2为对侧2数据的二次重采样序号，N为每周波的采样率。
9.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述本侧数据重采样模块和对侧数据重采样模块，重采样序号为0～(50*N-1)循环，不受频率的变化影响，其中N为每个周波的重采样率。
10.根据权利要求4所述的T型接线光纤纵差保护数据同步方法，其特征在于：所述对侧数据接收模块，通道延时计算方法：Tdelay＝((Ta4-Ta1)-(Tb3-Tb2))/2；
时标映射方法：Tops＝Ta4-Tdelay-Tint；Tint为对侧的重采样数据处理发送延时。Tops即为接收到的对侧采样值对应的采样时刻映射在本侧时标轴上的时刻；
数据转换方法：Sop＝Sops*Popct/Pct；Sops为接收到的对侧数据值，Popct为接收到的对侧CT一次值，Pct为本侧CT一次值。
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