CN108845180A - 一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪。包括一数据分析单元及至少一模拟量采集单元；数据分析单元包括数据处理模块及与该数据处理模块连接的液晶屏、数据存储模块、电源模块、用于实现与所述模拟量采集单元通信的无线数据接送模块；所述模拟量采集单元包括A/D转换模块及与该A/D转换模块连接的用于与所述数据分析单元通信的无线数据发送模块、用于为整个模拟量采集单元供电的第二电源模块、用于实现电流采集的电流采集接口、用于实现电压采集的电压采集接口；所述电流采集接口、电压采集接口分别通过电流钳、电压夹采集电流、电压信号。本发明由于消除了对同步信号的依赖性，因而大幅提高了带负荷测向量的可靠性。

Description

一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，具体涉及一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪。

背景技术

随着智能电网以及社会经济的发展，智能变电站方兴未艾，成为业界关注的热点。不同于传统变电站采样方式，智能变电站在过程层采用数字化就地采样的方式，这样对继电保护专业的带负荷测向量工作带来了困难。目前继电保护专业使用的相位表都是数字式钳型相位表，测量距离受到测试线长度的限制，所以对于智能变电站长距离或跨间隔的向量检查尤为困难。目前解决的方法：测量各个间隔数据并将其记录下来，最后进行人工分析。这种方法测量出来的数据就可能出现数据不同步，导致测量误差，从而影响继电保护人员对向量的正确分析，最终影响电网的安全稳定运行。

现有技术缺点如下：

（1）测量距离短。目前继电保护专业使用的相位表都是数字式钳型相位表，测量电流电压时，需将电流钳或电压夹的一端接到被测端子上，另一端要接到相位表上，这样就限制了被测对象与相位表的距离小于测试线的长度，而测试线的长度一般在2米左右，所以其测试距离短

（2）测量数据不同步。目前智能变电站带负荷测向量，都是人工测量各个间隔数据并将其记录下来，最后进行人工分析。这种方法测量出来的数据就会出现数据不同步。（3）测量误差大。人工记录、分析数据，导致测量、分析误差大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，利用无线传输，实现变电站空间数据的传输，采用基于采样时刻调整法的同步方案在不增加原有装置数目的前提下通过软件方法在数据接收端实现采样同步，且能够大幅提高了带负荷测向量的可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，包括一数据分析单元及与该数据分析单元通过无线进行通信的至少一模拟量采集单元；所述数据分析单元包括数据处理模块及与该数据处理模块连接的液晶屏、数据存储模块、用于为整个数据分析单元供电的电源模块、用于实现与所述模拟量采集单元通信的无线数据接送模块；所述模拟量采集单元包括A/D转换模块及与该A/D转换模块连接的用于与所述数据分析单元通信的无线数据发送模块、用于为整个模拟量采集单元供电的第二电源模块、用于实现电流采集的电流采集接口、用于实现电压采集的电压采集接口；所述电流采集接口、电压采集接口分别通过电流钳、电压夹采集电流、电压信号。

在本发明一实施例中，所述电源模块、第二电源模块均采用蓄电池。

在本发明一实施例中，该智能无线向量分析仪的工作方式为：智能无线向量分析仪刚上电时，或测得模拟量采集单元与数据分析单元采样时间差△T_S超过规定值时，启动一次同步过程；在同步过程中先要测定出通道传输延时T_d；模拟量采集单元以自身的相对时钟为基准在t_ss时刻向数据分析单元发送一帧测定传输延时的报文，数据分析单元按自身的相对时钟为基准记录该报文的接收时刻t_mr；随后在下一个采样时刻t_ms向模拟量采集单元回应一帧传输延时测试报文，同时将时间差t_ms-t_mr作为报文内容传送给模拟量采集单元；模拟量采集单元再记录下收到数据分析单元回应报文的时刻t_sr，在认为往返传输延时相等的前提下模拟量采集单元侧可按下式求得传输延时：

测得传输延时T_d后，模拟量采集单元可根据收到数据分析单元报文时刻t_sr求得两端采样时间差△T_S；随后模拟量采集单元从下一采样时刻起对采样时刻作多次小步幅的调整，而数据分析单元采样时刻保持不变；经过一段时间调整直到采样时间差△T_S至零，模拟量采集单元、数据分析单元同步采样；

在正常采样过程中模拟量采集单元一直在测量两端采样时间差△T_S；当测得的△T_S大于调整的步幅时，模拟量采集单元立即将采样时刻作小步幅调整。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的智能无线向量分析仪，不仅适用于短距离测量的常规变电站，还适用于长距离跨间隔的智能变电站。本智能无线向量分析仪采用无线通信模块，测试方法简单，解决了智能变电站长距离跨间隔带负荷测向量这一问题，其测试距离可达1000m；解决了以往人工记录测量数据而导致的计算误差。测试结果更加全面、精确、可靠，降低了安全风险，有助于电网安全稳定运行。同时通过采用采样时刻调整法，有效的解决了采样数据不同步的问题，为继电保护人员提供了可靠的数据支撑。

附图说明

图1为本发明智能无线向量分析仪结构示意图。

图2为本发明采样时刻调整法。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，包括一数据分析单元及与该数据分析单元通过无线进行通信的至少一模拟量采集单元；所述数据分析单元包括数据处理模块及与该数据处理模块连接的液晶屏、数据存储模块、用于为整个数据分析单元供电的电源模块、用于实现与所述模拟量采集单元通信的无线数据接送模块；所述模拟量采集单元包括A/D转换模块及与该A/D转换模块连接的用于与所述数据分析单元通信的无线数据发送模块、用于为整个模拟量采集单元供电的第二电源模块、用于实现电流采集的电流采集接口、用于实现电压采集的电压采集接口；所述电流采集接口、电压采集接口分别通过电流钳、电压夹采集电流、电压信号。所述电源模块、第二电源模块均采用蓄电池。

本发明智能无线向量分析仪的工作方式为：智能无线向量分析仪刚上电时，或测得模拟量采集单元与数据分析单元采样时间差△T_S超过规定值时，启动一次同步过程；在同步过程中先要测定出通道传输延时T_d；模拟量采集单元以自身的相对时钟为基准在t_ss时刻向数据分析单元发送一帧测定传输延时的报文，数据分析单元按自身的相对时钟为基准记录该报文的接收时刻t_mr；随后在下一个采样时刻t_ms向模拟量采集单元回应一帧传输延时测试报文，同时将时间差t_ms-t_mr作为报文内容传送给模拟量采集单元；模拟量采集单元再记录下收到数据分析单元回应报文的时刻t_sr，在认为往返传输延时相等的前提下模拟量采集单元侧可按下式求得传输延时：

测得传输延时T_d后，模拟量采集单元可根据收到数据分析单元报文时刻t_sr求得两端采样时间差△T_S；随后模拟量采集单元从下一采样时刻起对采样时刻作多次小步幅的调整，而数据分析单元采样时刻保持不变；经过一段时间调整直到采样时间差△T_S至零，模拟量采集单元、数据分析单元同步采样；

在正常采样过程中模拟量采集单元一直在测量两端采样时间差△T_S；当测得的△T_S大于调整的步幅时，模拟量采集单元立即将采样时刻作小步幅调整。

以下为本发明的具体实现过程。

本发明的智能无线向量分析仪由采集器（即模拟量采集单元）和主机（即数据分析单元）两部分组成。其中采集器包括电压电流采集、A/D转换、无线数据发送、电源等部分；主机包括无线数据接收、数据分析、数据存储、图形显示、电源等部分。其结构示意图如图1所示。

本发明基于采样时刻调整法的工作原理：

装置刚上电时，或测得采集器与主机采样时间差△T_S超过规定值时，启动一次同步过程。在同步过程中先要测定出通道传输延时T_d。在图2（a）中小虚线处是主机端（参考端）和采集器（调整端）的采样时刻。采集器以本端装置的相对时钟为基准在t_ss时刻向主机发送一帧测定传输延时的报文，主机按自己装置的相对时钟为基准记录到该报文的接收时刻t_mr。随后在下一个采样时刻t_ms向采集器回应一帧传输延时测试报文，同时将时间差t_ms-t_mr作为报文内容传送给采集器。采集器再记录下收到主机回应报文的时刻t_sr，在认为往返传输延时相等的前提下采集器侧可按下式求得传输延时：

测得传输延时T_d后，采集器可根据收到主机报文时刻t_sr求得两端采样时间差△T_S，如图2（b）所示。随后采集器从下一采样时刻起对采样时刻作多次小步幅的调整，而主机采样时刻保持不变。经过一段时间调整直到采样时间差△T_S至零，两端同步采样。

在正常采样过程中采集器一直在测量两端采样时间差△T_S。当测得的△T_S大于调整的步幅时，采集器立即将采样时刻作小步幅调整，这个调整过程采集器一直在做。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，其特征在于，包括一数据分析单元及与该数据分析单元通过无线进行通信的至少一模拟量采集单元；所述数据分析单元包括数据处理模块及与该数据处理模块连接的液晶屏、数据存储模块、用于为整个数据分析单元供电的电源模块、用于实现与所述模拟量采集单元通信的无线数据接送模块；所述模拟量采集单元包括A/D转换模块及与该A/D转换模块连接的用于与所述数据分析单元通信的无线数据发送模块、用于为整个模拟量采集单元供电的第二电源模块、用于实现电流采集的电流采集接口、用于实现电压采集的电压采集接口；所述电流采集接口、电压采集接口分别通过电流钳、电压夹采集电流、电压信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，其特征在于，所述电源模块、第二电源模块均采用蓄电池。

3.根据权利要求1所述的一种基于采样时刻调整法的智能无线向量分析仪，其特征在于，该智能无线向量分析仪的工作方式为：智能无线向量分析仪刚上电时，或测得模拟量采集单元与数据分析单元采样时间差△T_S超过规定值时，启动一次同步过程；在同步过程中先要测定出通道传输延时T_d；模拟量采集单元以自身的相对时钟为基准在t_ss时刻向数据分析单元发送一帧测定传输延时的报文，数据分析单元按自身的相对时钟为基准记录该报文的接收时刻t_mr；随后在下一个采样时刻t_ms向模拟量采集单元回应一帧传输延时测试报文，同时将时间差t_ms-t_mr作为报文内容传送给模拟量采集单元；模拟量采集单元再记录下收到数据分析单元回应报文的时刻t_sr，在认为往返传输延时相等的前提下模拟量采集单元侧可按下式求得传输延时：

测得传输延时T_d后，模拟量采集单元可根据收到数据分析单元报文时刻t_sr求得两端采样时间差△T_S；随后模拟量采集单元从下一采样时刻起对采样时刻作多次小步幅的调整，而数据分析单元采样时刻保持不变；经过一段时间调整直到采样时间差△T_S至零，模拟量采集单元、数据分析单元同步采样；

在正常采样过程中模拟量采集单元一直在测量两端采样时间差△T_S；当测得的△T_S大于调整的步幅时，模拟量采集单元立即将采样时刻作小步幅调整。