CN110954741B - 一种电压交互同步采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电压交互同步采样方法，属于电力技术领域，包括测定母线电压就地模块和间隔电压就地模块之间的通道时延、和母线电压就地模块内部采样时延，基于上述内部采样时延、通道时延和间隔同步采样时钟的二次插值采样，解决了高压侧母线电压HSR环内就地模块与中、低压侧各间隔HSR环内就地模块需要时钟同步的技术问题，本发明系统架构简单，HSR环内节点少，通信效率高，对时要求低，同步不依赖于外部基准时钟源，可靠性高。

Description

一种电压交互同步采样方法
技术领域
本发明属于变电站测控通信技技术领域，特别涉及一种电压交互同步采样方法。
背景技术
在HSR环网中，由于各HSR环网内的就地模块以各自的同步时钟为基准进行同步采样，母线电压模块发送给间隔电压就地模块的模拟量和开关量数据，与各间隔的电压就地模块内部采样基准不一致，两者之间的数据不同步，数据无法直接使用。
为了保证数据同步，可以通过以下现有技术实现：
现有技术1)将母线电压就地模块与各间隔电压就地模块连接成一个HSR环网，HSR环网通过IEEE-1588或其它对时协议实现就地模块之间的时钟同步，实现数据同步。
现有技术2)以一个外部的基准时钟源，分别与高压侧母线电压就地模块所在的HSR环网，和中低压侧电压就地模块所在的HSR环网，进行时钟同步，从而实现所有就地模块的时钟同步，实现所有采样数据的同步采样。
现有技术的不足：
现有技术1)，所有就地模块连接成一个HSR环网，系统架构复杂，HSR环网内节点较多，影响HSR环网内通信效率，增加网络延时，增加光纤布线距离，成本高，安装困难。
现有技术2)对时要求较高，同步完全依赖于外部基准时钟源，不可靠，也增加的系统成本，施工困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种电压交互同步采样方法，解决了高压侧母线电压HSR环内就地模块与中、低压侧各间隔HSR环内就地模块需要时钟同步的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电压交互同步采样方法，包括如下步骤：
步骤1：变电站各段母线的母线电压就地模块和各个开关量就地模块通过HSR环网实现母线电压采集，各母线电压采集就地模块输出单独的级联网口，用于与各间隔电压就地模块实现点对点通信；
步骤2：在各HSR环网内，母线电压就地模块和各个开关量就地模块以各自的同步时钟为基准进行同步采样；
步骤3：母线电压就地模块发送给间隔电压就地模块的模拟量数据和开关量数据根据以下方法进行再同步采样：
步骤S1：测定母线电压就地模块和间隔电压就地模块之间的通道时延；
步骤S2：测定母线电压就地模块的内部采样时延；
步骤S3：根据通道时延、内部采样时延和间隔同步采样时钟的二次插值进行采样，生成级联电压数据报文；
步骤4：母线电压就地模块根据步骤3的方法向间隔电压就地模块发送级联电压数据报文，间隔电压就地模块进行二次再同步采样，间隔电压就地模块根据母线电压就地模块下发的开关量信息实现两段母线的电压并列功能。
优选的，在执行步骤1时，所述母线电压就地模块采用双套热备份系统，每个所述母线电压就地模块都同时采集两段母线电压以及母联刀闸位置信息，每个所述母线电压就地模块均具备不少于间隔数量的级联网口，参与通信的单个间隔电压就地模块具备不少于母线电压就地模块数量的级联网口，各个间隔电压就地模块的级联网口同各个母线电压就地模块分别进行点对点通信。
优选的，在执行步骤2时，母线电压就地模块以其所在的HSR环网内同步时钟为基准，进行母线电压的同步采样，单个HSR环网内的就地模块之间通过基于IEEE 1588机制进行就地模块之间时钟同步。
优选的，在执行步骤S1时，所述母线电压就地模块和所述间隔电压就地模块之间的通道时延通过乒乓测定法进行测定，乒乓测定法的具体步骤如下：
步骤A1：所述间隔电压就地模块在T1时刻向所述母线电压就地模块发送延时计算请求报文；
步骤A2：所述母线电压就地模块在T2时刻收到所述间隔电压就地模块的延时计算请求报文后，在T3时刻向所述间隔电压就地模块回复一个延时计算响应报文，并将T2时刻和T3时刻的时间戳包含在延时计算响应报文内；
步骤A3：所述间隔电压就地模块在T4时刻收到延时计算响应报文后，提取出T2时刻和T3时刻的时间戳，并基于对称法计算出通道时延，即，根据以下公式计算出通道延迟：
Delay＝[(t4-t1)-(t3-t2)]/2；
其中，Delay为通道延迟结果，t1、t2、t3和t4分别为T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻的时间戳。
优选的，在执行步骤S2时，通过计算级联网口模拟量数据发送时刻与模拟量采样时刻之间偏移，进行内部采样时延的测定；
所述母线电压就地模块将测定好的内部采样时延同模拟量数据一起打包成数据报文，发送至间隔电压就地模块，所述母线电压就地模块每进行一次采样，则对应生成一个数据报文。
优选的，在执行步骤4时，所述间隔电压就地模块采用以下方法进行的二次再同步采样：
步骤B1：所述间隔电压就地模块在其所在的HSR环网内通过IEEE1588机制进行就地模块之间时钟同步；
步骤B2：所述间隔电压就地模块在接收到所述级联电压数据报文时，标记以本地同步时钟为基础的本地时标，并提取出所述级联电压数据报文中的采样时延，将此标记的本地时标减去采样时延及通道时延，并以此计算结果作为对应模拟量数据的真实采样时刻；
步骤B3：间隔电压就地模块以本地同步时钟为基础，产生一个二次再同步采样时刻，取二次再同步采样时刻之前电压级联的多点采样数据；
计算与多点采样数据对应的真实采样时刻之间的时间偏差，并以此为基准进行二次数据重采样。
本发明所述的一种电压交互同步采样方法，解决了高压侧母线电压HSR环内就地模块与中、低压侧各间隔HSR环内就地模块需要时钟同步的技术问题，本发明系统架构简单，HSR环内节点少，通信效率高，对时要求低，同步不依赖于外部基准时钟源，可靠性高。
附图说明
图1是本发明的变电站的HSR环网构架图。
图2是本发明的乒乓测定法的流程图。
具体实施方式
如图1-图2所示的一种电压交互同步采样方法，包括如下步骤：
步骤1：变电站各段母线的母线电压就地模块和各个开关量就地模块通过HSR环网实现母线电压采集，各母线电压采集就地模块输出单独的级联网口，用于与各间隔电压就地模块实现点对点通信；
间隔电压就地模块可通过级联网口接收母线电压就地模块发送的包含母联刀闸的开关量信息，并可通过刀闸的开关量信息来实现双母线的电压并列功能。
间隔电压就地模块也可接收本地HSR环网内的开关量就地模块所发送的包含母联刀闸的开关量信息，并可通过刀闸的开关量信息来实现双母线的电压并列功能。
步骤2：在各HSR环网内，母线电压就地模块和各个开关量就地模块以各自的同步时钟为基准进行同步采样；
步骤3：母线电压就地模块发送给间隔电压就地模块的模拟量数据和开关量数据根据以下方法进行再同步采样：
步骤S1：测定母线电压就地模块和间隔电压就地模块之间的通道时延；
步骤S2：测定母线电压就地模块的内部采样时延；
步骤S3：根据通道时延、内部采样时延和间隔同步采样时钟的二次插值进行采样，生成级联电压数据报文；
步骤4：母线电压就地模块根据步骤3的方法向间隔电压就地模块发送级联电压数据报文，间隔电压就地模块进行二次再同步采样，间隔电压就地模块根据母线电压就地模块下发的开关量信息实现两段母线的电压并列功能。
优选的，在执行步骤1时，所述母线电压就地模块采用双套热备份系统，每个所述母线电压就地模块都同时采集两端母线电压以及母联刀闸位置信息，每个所述母线电压就地模块均具备不少于间隔数量的级联网口，参与通信的单个间隔电压就地模块具备不少于母线电压就地模块数量的级联网口，各个间隔电压就地模块的级联网口同各个母线电压就地模块分别进行点对点通信。
优选的，在执行步骤2时，母线电压就地模块以其所在的HSR环网内同步时钟为基准，进行母线电压的同步采样，单个HSR环网内的就地模块之间通过基于IEEE 1588机制进行就地模块之间时钟同步。
优选的，在执行步骤S1时，所述母线电压就地模块和所述间隔电压就地模块之间的通道时延通过乒乓测定法进行测定，乒乓测定法的具体步骤如下：
步骤A1：所述间隔电压就地模块在T1时刻向所述母线电压就地模块发送延时计算请求报文；
步骤A2：所述母线电压就地模块在T2时刻收到所述间隔电压就地模块的延时计算请求报文后，在T3时刻向所述间隔电压就地模块回复一个延时计算响应报文，并将T2时刻和T3时刻的时间戳包含在延时计算响应报文内；
步骤A3：所述间隔电压就地模块在T4时刻收到延时计算响应报文后，提取出T2时刻和T3时刻的时间戳，并基于对称法计算出通道时延，即，根据以下公式计算出通道延迟：
Delay＝[(t4-t1)-(t3-t2)]/2；
其中，Delay为通道延迟结果，t1、t2、t3和t4分别为T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻的时间戳。
优选的，在执行步骤S2时，通过计算级联网口模拟量数据发送时刻与模拟量采样时刻之间偏移，进行内部采样时延的测定；
所述母线电压就地模块将测定好的内部采样时延同模拟量数据一起打包成数据报文，发送至间隔电压就地模块，所述母线电压就地模块每进行一次采样，则对应生成一个数据报文。
优选的，在执行步骤4时，所述间隔电压就地模块采用以下方法进行的二次再同步采样：
步骤B1：所述间隔电压就地模块在其所在的HSR环网内通过IEEE1588机制进行就地模块之间时钟同步；
步骤B2：所述间隔电压就地模块在接收到所述级联电压数据报文时，标记以本地同步时钟为基础的本地时标，并提取出所述级联电压数据报文中的采样时延，将此标记的本地时标减去采样时延及通道时延，并以此计算结果作为对应模拟量数据的真实采样时刻；
步骤B3：间隔电压就地模块以本地同步时钟为基础，产生一个二次再同步采样时刻，取二次再同步采样时刻之前电压级联的多点采样数据；
计算与多点采样数据对应的真实采样时刻之间的时间偏差，并以此为基准进行二次数据重采样。
本发明所述的一种电压交互同步采样方法，解决了高压侧母线电压HSR环内就地模块与中、低压侧各间隔HSR环内就地模块需要时钟同步的技术问题，本发明系统架构简单，HSR环内节点少，通信效率高，对时要求低，同步不依赖于外部基准时钟源，可靠性高。

Claims (5)

1.一种电压交互同步采样方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：变电站各段母线的母线电压就地模块和各个开关量就地模块通过HSR环网实现母线电压采集，各母线电压采集就地模块输出单独的级联网口，用于与各间隔电压就地模块实现点对点通信；
步骤2：在各HSR环网内，母线电压就地模块和各个开关量就地模块以各自的同步时钟为基准进行同步采样；
步骤3：母线电压就地模块发送给间隔电压就地模块的模拟量数据和开关量数据根据以下方法进行再同步采样：
步骤S1：测定母线电压就地模块和间隔电压就地模块之间的通道时延；
在执行步骤S1时，所述母线电压就地模块和所述间隔电压就地模块之间的通道时延通过乒乓测定法进行测定，乒乓测定法的具体步骤如下：
步骤A1：所述间隔电压就地模块在T1时刻向所述母线电压就地模块发送延时计算请求报文；
步骤A2：所述母线电压就地模块在T2时刻收到所述间隔电压就地模块的延时计算请求报文后，在T3时刻向所述间隔电压就地模块回复一个延时计算响应报文，并将T2时刻和T3时刻的时间戳包含在延时计算响应报文内；
步骤A3：所述间隔电压就地模块在T4时刻收到延时计算响应报文后，提取出T2时刻和T3时刻的时间戳，并基于对称法计算出通道时延，即，根据以下公式计算出通道延迟：
Delay＝[(t4-t1)-(t3-t2)]/2；
其中，Delay为通道延迟结果，t1、t2、t3和t4分别为T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻的时间戳；
步骤S2：测定母线电压就地模块的内部采样时延；
步骤S3：根据通道时延、内部采样时延和间隔同步采样时钟的二次插值进行采样，生成级联电压数据报文；
步骤4：母线电压就地模块根据步骤3的方法向间隔电压就地模块发送级联电压数据报文，间隔电压就地模块进行二次再同步采样，间隔电压就地模块根据母线电压就地模块下发的开关量信息实现两段母线的电压并列功能。
2.如权利要求1所述的一种电压交互同步采样方法，其特征在于：在执行步骤1时，所述母线电压就地模块采用双套热备份系统，每个所述母线电压就地模块都同时采集两段母线电压以及母联刀闸位置信息，每个所述母线电压就地模块均具备不少于间隔数量的级联网口，参与通信的单个间隔电压就地模块具备不少于母线电压就地模块数量的级联网口，各个间隔电压就地模块的级联网口同各个母线电压就地模块分别进行点对点通信。
3.如权利要求2所述的一种电压交互同步采样方法，其特征在于：在执行步骤2时，母线电压就地模块以其所在的HSR环网内同步时钟为基准，进行母线电压的同步采样，单个HSR环网内的就地模块之间通过基于IEEE 1588机制进行就地模块之间时钟同步。
4.如权利要求3所述的一种电压交互同步采样方法，其特征在于：在执行步骤S2时，通过计算级联网口模拟量数据发送时刻与模拟量采样时刻之间偏移，进行内部采样时延的测定；
所述母线电压就地模块将测定好的内部采样时延同模拟量数据一起打包成数据报文，发送至间隔电压就地模块，所述母线电压就地模块每进行一次采样，则对应生成一个数据报文。
5.如权利要求4所述的一种电压交互同步采样方法，其特征在于：在执行步骤4时，所述间隔电压就地模块采用以下方法进行的二次再同步采样：
步骤B1：所述间隔电压就地模块在其所在的HSR环网内通过IEEE1588机制进行就地模块之间时钟同步；
步骤B2：所述间隔电压就地模块在接收到所述级联电压数据报文时，标记以本地同步时钟为基础的本地时标，并提取出所述级联电压数据报文中的采样时延，将此标记的本地时标减去采样时延及通道时延，并以此计算结果作为对应模拟量数据的真实采样时刻；
步骤B3：间隔电压就地模块以本地同步时钟为基础，产生一个二次再同步采样时刻，取二次再同步采样时刻之前电压级联的多点采样数据；
计算与多点采样数据对应的真实采样时刻之间的时间偏差，并以此为基准进行二次数据重采样。
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