CN109474362A

CN109474362A - 就地化保护采样数据自适应同步方法和就地化保护子机

Info

Publication number: CN109474362A
Application number: CN201811075205.0A
Authority: CN
Inventors: 李旭; 李文正; 方正; 汤洋; 黄继东; 倪传坤; 李宝伟; 邓茂军; 何涛; 田纪军
Original assignee: Xuji Group Co Ltd; XJ Electric Co Ltd; Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Current assignee: Xuji Group Co Ltd; XJ Electric Co Ltd; Xuchang XJ Software Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2019-03-15

Abstract

本发明涉及就地化保护采样数据自适应同步方法和就地化保护子机，先检测GPS秒脉冲信号，并判定GPS秒脉冲信号是否正常；当GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样方式进行采样同步，即各就地化保护子机在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据；当GPS秒脉冲信号异常时，各就地化保护子机采用非同步采样方式进行采样同步，即各就地化保护子机先按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后各就地化保护子机根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步。因此，通过该方法能够实现各就地化保护子机的数据采样同步，而且，减小了就地化保护子机的采样延时，加快了站域保护的动作时间。

Description

就地化保护采样数据自适应同步方法和就地化保护子机

技术领域

本发明涉及就地化保护采样数据自适应同步方法和就地化保护子机，属于就地化保护数据采样同步技术领域。

背景技术

就地化保护技术是电力系统继电保护领域的新技术，采用无防护设计，集成了保护功能、合并单元及智能终端功能。就地化母线保护采用分布式无主模式，母线保护由多台功能相同的就地化保护子机构成。当系统发生短路故障时，各个就地化保护子机的数据采样时刻不一致，无法实现数据采样同步，进而导致动作时间不一致，影响了调度系统的故障信息管理，更重要的是，不利于保护的快速动作，安全性较低。此外，由于就地化保护集成了合并单元功能，而传统的合并单元一般采用插值算法，那么，合并单元的重采样会导致合并单元采样延时过长，影响站域保护动作时间，动作安全性较低，同时也影响分布式功能无主模式的就地化母线保护在电力系统中的应用推广。

发明内容

本发明的目的是提供就地化保护采样数据自适应同步方法和就地化保护子机，用以解决各个就地化保护子机无法实现数据采样同步，导致动作时间不一致从而造成保护不能快速动作，安全性较低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种就地化保护采样数据自适应同步方法，包括以下步骤：

(1)检测GPS秒脉冲信号，并判定GPS秒脉冲信号是否正常；

(2)当GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号异常时，各就地化保护子机采用非同步采样方式进行采样同步。

其中，同步采样方式包括以下实现过程：各就地化保护子机在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据；非同步采样方式包括以下实现过程：各就地化保护子机先按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后各就地化保护子机根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步。

根据GPS秒脉冲信号是否正常确定采样方式，当采用同步采样方式时，各就地化保护子机在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据，能够实现各就地化保护子机的同步采样，进而统一各就地化保护子机的动作时间，实现保护快速动作，提高保护安全性；当采用非同步采样方式时，各就地化保护子机先按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后各就地化保护子机根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步，也就是说，数据同步帧由指定的一个就地化保护子机发给其他各就地化保护子机，其他各就地化保护子机根据该数据同步帧进行数据采样同步，该指定的就地化保护子机当然也按照该数据同步帧进行数据采样，因此，该数据同步帧是一种同步信号，根据该数据同步帧实现各就地化保护子机的数据采样同步，进而统一各就地化保护子机的动作时间，实现保护快速动作，提高保护安全性。因此，该方法能够减小就地化保护子机的采样延时，加快站域保护的动作时间，解决各就地化保护子机采样数据不同时导致各就地化保护子机因同一故障而动作时间不同的问题，为分布式功能无主模式的就地化保护提供了技术保障措施。另外，还能够解决就地化保护子机中集成合并单元后保护采样数据与合并单元采样数据的同步问题，在满足测量精度的同时，缩短了就地化保护子机的采样延时。

进一步地，当连续接收到第一设定次数的GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号正常；当设定时间段内没有接收到GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号异常。

通过检测GPS秒脉冲信号的连续情况来判断GPS秒脉冲信号是否正常，能够保证判定的准确性。

一种就地化保护子机，包括FPGA和CPU，CPU判定GPS秒脉冲信号是否正常，当GPS秒脉冲信号正常时，采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号异常时，采用非同步采样方式进行采样同步。

其中，同步采样方式包括以下实现过程：CPU向FPGA下发同步采样控制指令，FPGA在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据；非同步采样方式包括以下实现过程：CPU向FPGA下发非同步采样控制指令，FPGA按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后将数据发送给CPU，CPU根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步。

进一步地，当CPU连续接收到第一设定次数的GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号正常；当CPU设定时间段内没有接收到GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号异常。

进一步地，同步采样方式中，FPGA完成采样数据后将数据发送给CPU，CPU对接收到的数据进行SV组帧，并发送数据；非同步采样方式中，CPU完成数据采样同步后进行SV组帧，然后发送至FPGA，FPGA发送相应的SV数据，能够保证数据发送的可靠性。

进一步地，所述设定采样频率根据FPGA自身晶振进行设定。根据FPGA自身晶振设定采样频率，能够保证FPGA数据采样的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的就地化保护采样数据自适应同步方法的一种具体的程序流程图。

具体实施方式

就地化保护子机实施例

本实施例提供一种就地化保护子机。通常来讲，就地化保护系统，即就地化环网由多台功能相同的就地化保护子机构成，而这里的各就地化保护子机就是本实施例提供的就地化保护子机。由于各就地化保护子机的功能相同，以下对任意一个就地化保护子机的结构以及功能进行描述。

就地化保护子机包括FPGA和CPU，这两个设备各有各的功能作用，通过相互配合实现就地化保护子机的数据采样功能。

首先就地化保护子机需要根据外部GPS秒脉冲信号是否正常来确定数据采样方式，本实施例中，当就地化保护子机连续接收到第一设定次数的GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号正常；当就地化保护子机在设定时间段内没有接收到GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号异常。其中，第一设定次数和设定时间段均根据实际情况进行设定。以下给出一种具体的判断过程：首先CPU判断是否收到外部GPS秒脉冲信号，如果收到后，PPS_JS加1，确认三次后，PPS_JS为3，即CPU连续三个采样周期均收到GPS秒脉冲信号，则同步方式标志(对应图1中的syn_mode)置1，非同步方式标志(对应图1中的Nosyn_mode)清0，采用同步采样方式进行采样同步；如果未收到GPS秒脉冲信号，NO_PPS_JS加1，确认三次后，NO_PPS_JS为3，即CPU在三个采样周期内均没有接收到GPS秒脉冲信号，则非同步方式标志置1，同步方式标志清0，采用非同步采样方式进行采样同步。

以下给出同步采样方式的一种具体的实现过程：CPU向FPGA下发同步采样控制指令，然后，FPGA在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据，本实施例中，该设定的一个GPS秒脉冲为下一个GPS秒脉冲，即为在判定采用同步采样方式进行采样同步之后出现的第一个GPS秒脉冲，该下一个GPS秒脉冲到来时FPGA开始采样数据。而且，FPGA完成采样数据后将数据发送给CPU，CPU可以定时查询是否接收到FPGA发送的采样数据，当CPU接收完成FPGA发送的采样数据后，对接收到的数据进行SV组帧，并发送数据。

因此，在同步采样方式下，就地化保护系统中的各个就地化保护子机采用同步采样算法进行采样。各个就地化保护子机均按照上述同步采样方式的实现过程进行数据同步采样，即均在同一时刻(即上述下一个GPS秒脉冲到来时)开始采样数据，实现了数据同步采样。

以下给出非同步采样方式的一种具体的实现过程：CPU向FPGA下发非同步采样控制指令，FPGA按照对应的设定采样频率进行采样，该设定采样频率可以根据实际情况进行设定，也可以根据FPGA本身参数，比如：根据自身晶振按照4K采样率进行采样。就地化保护系统中，先指定一个就地化保护子机，可以随机指定，也可以专门指定，然后由指定的一个就地化保护子机向其他各就地化保护子机固定发送数据同步帧，该指定的就地化保护子机采用插值采样算法，其他各就地化保护子机根据接收到的数据同步帧信号进行数据采样。那么，FPGA采样完成后将数据发送给CPU，CPU根据由指定的就地化保护子机发送的数据同步帧进行采样同步，具体为：CPU根据该数据同步帧计算重采样时刻，并进行数据重采样同步。因此，由于各个就地化保护子机中的FPGA的数据采样时刻不同，CPU根据计算得到的重采样时刻重新确定FPGA输出的采样数据的采样时刻，那么，各个就地化保护子机的采样数据的采样时刻就均变成了重采样时刻，进而实现各个就地化保护子机的数据采样同步。而且，CPU完成数据采样同步后进行SV组帧，然后发送至FPGA，FPGA发送相应的SV数据。

因此，在非同步采样方式下，由于不能根据GPS秒脉冲信号进行同步采样，那么，在所有的就地化保护子机中指定一个就地化保护子机，由该就地化保护子机向其他各就地化保护子机固定发送数据同步帧，其他各就地化保护子机根据接收到的数据同步帧进行数据采样，该指定的就地化保护子机当然也按照该数据同步帧进行数据采样。因此，该数据同步帧就是一种同步信号，所有的就地化保护子机均按照该数据同步帧进行数据采样，能够实现数据同步采样。

由于就地化保护子机根据采样数据进行保护动作的技术手段属于常规技术手段，本实施例就不再具体说明。

所以，就地化保护子机采用同步采样算法与插值算法自适应切换的方式进行数据同步采样，在外部GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样算法；在外部GPS秒脉冲信号异常时，由指定的一个就地化保护子机固定发送数据同步帧，其他各就地化保护子机根据数据同步帧进行数据采样。

图1给出了就地化保护子机在进行采样数据同步时一种具体的程序实施流程图。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的保护重点在于：各就地化保护子机的数据采样同步的实现过程，并不在于就地化保护子机的结构。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

就地化保护采样数据自适应同步方法实施例

本实施例提供一种就地化保护采样数据自适应同步方法，包括以下步骤：

(1)检测GPS秒脉冲信号，并判定GPS秒脉冲信号是否正常；

由于在上述就地化保护子机实施例中已对该就地化保护采样数据自适应同步方法的具体实施过程进行了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

Claims

1.一种就地化保护采样数据自适应同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测GPS秒脉冲信号，并判定GPS秒脉冲信号是否正常；

(2)当GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号异常时，各就地化保护子机采用非同步采样方式进行采样同步；

其中，同步采样方式包括以下实现过程：各就地化保护子机在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据；

非同步采样方式包括以下实现过程：各就地化保护子机先按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后各就地化保护子机根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步。

2.根据权利要求1所述的就地化保护采样数据自适应同步方法，其特征在于，当连续接收到第一设定次数的GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号正常；当设定时间段内没有接收到GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号异常。

3.一种就地化保护子机，其特征在于，包括FPGA和CPU，CPU判定GPS秒脉冲信号是否正常，当GPS秒脉冲信号正常时，采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号正常时，各就地化保护子机采用同步采样方式进行采样同步；当GPS秒脉冲信号异常时，采用非同步采样方式进行采样同步；

其中，同步采样方式包括以下实现过程：CPU向FPGA下发同步采样控制指令，FPGA在设定的一个GPS秒脉冲到来时开始采样数据；

非同步采样方式包括以下实现过程：CPU向FPGA下发非同步采样控制指令，FPGA按照对应的设定采样频率进行采样，采样完成后将数据发送给CPU，CPU根据由指定的某一个就地化保护子机发送的数据同步帧进行数据采样同步。

4.根据权利要求3所述的就地化保护子机，其特征在于，当CPU连续接收到第一设定次数的GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号正常；当CPU设定时间段内没有接收到GPS秒脉冲信号时，判定GPS秒脉冲信号异常。

5.根据权利要求3或4所述的就地化保护子机，其特征在于，同步采样方式中，FPGA完成采样数据后将数据发送给CPU，CPU对接收到的数据进行SV组帧，并发送数据；非同步采样方式中，CPU完成数据采样同步后进行SV组帧，然后发送至FPGA，FPGA发送相应的SV数据。

6.根据权利要求3或4所述的就地化保护子机，其特征在于，所述设定采样频率根据FPGA自身晶振进行设定。