CN110646709A - 一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统，包括以下过程：根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的电气量中增加采样时标；从某采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，作为此采样时刻同步的采样数据；并将此同步的采样数据进行汇集；在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一采样时刻的同步时标，不断重复上述过程逐步实现采样数据汇集。本发明的方法简单、易于实现，实用性强，解决了次同步振荡监控装置无法上送实时采样数据上送监控后台的缺点。

Description

一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统。

背景技术

随着电力电子装置在系统中比重的增加，在传统的工频稳定问题之外，出现了5～300Hz频带的电力电子装置涉网稳定新问题。特别是在风电经弱交流系统送出的结构下，当风机控制性能存在恶化到一定程度时，可能出现因风机自身的不稳定而产生次同步或超同步振荡，从而激发火电机组等常规交流设备异常响应，对电网安全稳定运行和重要设备安全造成较大影响。

现阶段，次同步振荡的监测主要依靠现场机组扭振保护装置。扭振保护装置依靠对转子机械转速的监测分析判断是否发生次同步振荡，因此，调控中心只能在机组扭振保护动作后，并经现场人员确定、上报后，才能了解次同步振荡的相关信息。近年来，国内外学者提出了基于相量测量装置(PMU)和广域测量系统(WAMS)的次同步振荡在线监测预警方法，可实现电网次同步振荡的全局监测和预警，但由于PMU装置只能监测电网次同步振荡，无法对发生次同步振荡的电网进行实时控制，故此方法达不到实时控制的要求。

国内厂家陆续提出了基于功率振荡的次同步振荡监控装置，并挂网试运行。此次同步振荡监控装置可以同时采样、分析多回线路的电气量，在检测到线路发生次同步振荡时能够及时给与控制。此次同步振荡监控装置还能够将运行工况、故障数据及报文通过以太网上送站内后台或调度后台。但是无法将实时采样的电气量上送监控后台，在电网出现次同步振荡故障时，监控后台无法对整个电网进行故障再现与分析。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提出一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法及系统，用于实现次同步振荡监控装置与监控主站间实时通信，解决了采用次同步振荡监控装置无法将线路实时电气量上送监控后台导致电网控制时间过长的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，其特征是，利用基于时标的同步机制实现次同步振荡监控数据的汇集，包括以下步骤：

根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标；

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，作为此采样时刻同步的采样数据；并将此同步的采样数据进行汇集；

在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一采样时刻的同步时标，不断重复上述过程逐步实现采样数据汇集。

进一步的，所述从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标包括：

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取最大值作为同步时标。

进一步的，所述根据采样间隔分别采集线路电气量的过程中，若某线路电气量发生采样失步，则在寻找同步的采样数据时轮询2个采样间隔，若在轮询的时间内某线路电气量同步上则继续依据同步时标寻找同步的采样数据，否则，确定该线路采样异常。

进一步的，所述将同步的采样数据进行汇集包括：

将同步的采样数据按照协议数据帧格式进行封装。

相应的，本发明还提供了一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，包括采样数据模块和采样同步模块；

采样数据模块，根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标；

采样同步模块，从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，作为此采样时刻同步的采样数据；并将此同步的采样数据进行汇集；在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一采样时刻的同步时标，不断重复上述过程逐步实现采样数据汇集。

进一步的，采样同步模块中，所述从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标包括：

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取最大值作为同步时标。

进一步的，采样数据模块中，所述根据采样间隔分别采集线路电气量的过程中，若线路电气量发生采样失步，则在寻找同步的采样数据时轮询2个采样间隔，若在轮询的时间内线路电气量同步上则继续依据同步时标寻找同步的采样数据，否则，确定所述线路采样异常。

进一步的，采用同步模块中，所述将同步的采样数据进行汇集包括：

将同步的采样数据按照协议数据帧格式进行封装。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的方法简单、易于实现，实用性强，解决了次同步振荡监控装置无法上送实时采样数据上送监控后台的缺点。该方法具备较高的实时性和可靠性。

附图说明

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明方法中同步采样数据流程示意图；

图3为协议帧示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，参见图1所示，包含多个次同步振荡监控装置、次同步分量汇集终端以及监控后台主站系统；多个次同步振荡监控装置分别连接次同步分量汇集终端，次同步分量汇集终端连接监控后台主站系统。

数据汇集方法包括以下步骤：

第一步，各次同步振荡监控装置根据采样间隔分别采集线路的电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标。

各次同步振荡监控装置分别采集线路的电气量(包括三相电压、电流)，并根据采集的电压和电流计算出该条线路的频率和电压、电流幅值。次同步振荡监控装置利用计算的频率、电气量幅值结合控制策略对电网进行次同步振荡分析。在次同步振荡监控装置采集电气量时，会利用装置提供的高精度时钟为采样各电气量增加基于GPS对时后的采样时标。

第二步，次同步分量汇集终端接收多个次同步振荡监控装置的线路采样数据，并将所有线路的采样数据进行同步处理。

次同步分量汇集终端接收到来自多个次同步振荡监控装置的采样数据(电气量)后，会为采样电气量分配一个采样缓存区，在收取完所有次同步振荡监控装置发送的线路采样量后，进行采样数据的同步。

同步采样数据的流程参见图2所示，包括以下过程：

首次进行采样数据同步时，需要选取初始同步时标作为采样数据同步基准。初始同步时标选取的依据为此时刻所有次同步振荡监控装置采集电气量时标中的最大值，公式表达为：

其中，t_ref为同步参考时标，t_n为第n次同步振荡监控装置采集的电气量时标；

确定采样初始同步时标后，为了保证所有采样数据都能同步上，次同步分量数据汇集终端采用小于采样间隔的时间间隔Δt′，从采样数据缓存区中寻找与同步时标一致的采样数据。

在采样数据同步过程中，会发生某条线路采样时标错误或断链的情况，即采样失步。在采样失步时，次同步分量汇集终端为了保证其他线路采样同步，在采样同步时，会轮询2个采样间隔，等待一段时间，若在轮询的时间内，某条线路的采样数据同步上，则继续依据同步时标，进行采样同步数据选取，否则，认为该条线路采样异常。

在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一时刻的同步时标，如下公式所示：

t_{sync_next}＝t_sync+Δt

其中，Δt为采样间隔，t_{sync_next}为下一次同步时标。

不断重复上述过程逐步实现采样数据同步。

第三步，次同步分量汇集终端利用同步后的采样数据，结合GB/T26865.2-2011规范将多个次同步振荡监控装置的采样数据上送监控后台。

由于同步采样数据上送至监控后台的频率与采样数据同步汇集的频率不一致，在次同步分量汇集终端选取完所有次同步振荡装置采样数据后，会将采样量存入同步缓存中，同时次同步分量汇集终端与监控后台通过以太网连接。次同步分量终端为了保证所有同步数据都能上送至监控后台,在收到监控后台下发的上送实时数据命令后，以小于上送监控主站的频率(一般为50Hz)从不同缓存中选取同步后的采样数据，并将同步数据按照GB/T26865.2-2011规范的协议数据帧格式进行数据封装，数据帧格式如图3所示，包括同步帧标识、帧长、设备标识、UTC时间、精度、同步数据1、同步数据2，……同步数据n和校验码。然后将封装后的数据帧通过网口发送至监控后台。

与现有技术相比，本发明具有的效益为：本发明的方法简单、易于实现，实用性强，解决了次同步振荡监控装置无法上送实时采样数据上送监控后台的缺点。该方法具备较高的实时性和可靠性。

相应的，本发明还提供了一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，包括采样数据模块和采样同步模块；

采样数据模块，各次同步振荡监控装置根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标；

采样同步模块，从此时刻的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，实现此时刻采样数据的同步；然后在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一时刻的同步时标；不断重复上述过程逐步实现采样数据同步。

进一步的，采样同步模块中，所述从此时刻所有电气量的采样时标中选取同步时标包括：

从此时刻的所有电气量的采样时标中选取最大值作为同步时标。

进一步的，采样同步模块中，当发生采样失步时，在采样同步时轮询2个采样间隔，若在轮询的时间内某条线路的采样数据同步上，则继续依据同步时标进行采样同步数据选取，否则，认为该条线路采样异常。

进一步的，采样数据模块中，采样电气量分配在采样缓存区中。

进一步的，采用同步模块中，采样数据同步后，将所有同步的数据按照协议数据帧格式进行数据封装。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，其特征是，包括以下过程：

根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标；

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，作为所述采样时刻同步的采样数据；并将此同步的采样数据进行汇集；

在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一采样时刻的同步时标，

不断重复上述过程逐步实现采样数据汇集。

2.根据权利要求1所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，其特征是，所述从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标包括：

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取最大值作为同步时标。

3.根据权利要求1所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，其特征是，所述根据采样间隔分别采集线路电气量的过程中，若线路电气量发生采样失步，则在寻找同步的采样数据时轮询2个采样间隔，若在轮询的时间内线路电气量同步上则继续依据同步时标寻找同步的采样数据，否则，确定所述线路采样异常。

4.根据权利要求1所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集方法，其特征是，所述将同步的采样数据进行汇集包括：

将同步的采样数据按照协议数据帧格式进行封装。

5.一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，包括采样数据模块和采样同步模块；

采样数据模块，根据采样间隔分别采集线路电气量，并在采集的各电气量中增加采样时标；

采样同步模块，从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标，采用小于采样间隔的时间间隔从所有电气量中寻找与同步时标一致的电气量，作为此采样时刻同步的采样数据；并将此同步的采样数据进行汇集；在同步时标的基础上相加一个采样间隔时间作为下一采样时刻的同步时标，不断重复上述过程逐步实现采样数据汇集。

6.根据权利要求5所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，采样同步模块中，所述从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取同步时标包括：

从设定采样时刻采集到的所有电气量的采样时标中选取最大值作为同步时标。

7.根据权利要求5所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，采样数据模块中，所述根据采样间隔分别采集线路电气量过程中，若线路电气量发生采样失步，则在寻找同步的采样数据时轮询2个采样间隔，若在轮询的时间内线路电气量同步上则继续依据同步时标寻找同步的采样数据，否则，确定所述线路采样异常。

8.根据权利要求5所述的一种适用于次同步振荡监控装置的数据汇集系统，其特征是，采用同步模块中，所述将同步的采样数据进行汇集包括：

将同步的采样数据按照协议数据帧格式进行封装。

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