CN110988599A - 配电故障指示器分布式录波高精度同步方法 - Google Patents

配电故障指示器分布式录波高精度同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，包括当采集单元中存在故障相时，该故障相的采集单元记录故障相的实际故障时刻Tn并向汇集单元上送同步请求；汇集单元收到同步请求后，向配电故障指示器的采集单元广播发送两次同步命令；采集单元收到两次同步命令；采集单元计算该故障相的时间差；汇集单元收到时间差后广播转发该时间差；采集单元中非故障相的采集单元根据时间差推算故障相的推算故障时刻Tm；采集单元分别根据实际故障时刻Tn、推算故障时刻Tm进行录波数据锁存，并向汇集单元上送召取请求；汇集单元将各相的录波数据合成波形后上送至主站系统分析。与现有技术相比，具有录波流程简单、逻辑清晰、同步精度高。

Description

配电故障指示器分布式录波高精度同步方法
技术领域
本发明涉及一种录波同步技术，特别涉及一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法。
背景技术
配电故障指示器，是一种用于监测配电网运行情况的自动检测设备，被喻为电路系统的“黑匣子”和电网安全运行的“心电图”。当配电网发生故障时，配电故障指示器通过对电流数据采样合成录波波形可用于分析故障起因、判断故障类型及故障定位，是避免类似事故再次发生的重要依据。随着电力网络的扩大化、复杂化和区域互联网的发展，国家对配电故障指示器的要求及重视程度越来越高。
目前配电故障指示器故障判断的主流方式是暂态录波法，其特征是将三相采集单元采集到的电流数据合并成零序电流，主站系统对零序电流进行分析确定故障类型和定位故障区间。而三相录波同步则直接影响到合成的零序电流精度，三相录波同步精度越高，合成零序电流波形越利于主站分析，故障类型分析与定位也就越精准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，要解决的技术问题是提高同步精度。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，包括如下步骤：
步骤S1、当采集单元中存在故障相时，该故障相的采集单元记录故障相的实际故障时刻Tn并向汇集单元上送同步请求；n为三相中的故障相；
步骤S2、汇集单元收到同步请求后，向配电故障指示器的采集单元广播发送两次同步命令；
步骤S3、采集单元收到两次同步命令，在收到第一次同步命令后分别记录第一同步时刻T1，在收到第二次同步命令后分别记录第二同步时刻T2；
步骤S4、采集单元中故障相的采集单元在收到同步命令后，计算该故障相的故障时刻与该同步命令之间的时间差并上送至汇集单元；
步骤S5、汇集单元收到时间差后广播转发该时间差至采集单元；
步骤S6、采集单元中非故障相的采集单元根据时间差计算出对应故障时刻的推算故障时刻Tm；m为三相中的非故障相；
步骤S7、采集单元分别根据实际故障时刻Tn、推算故障时刻Tm按设定录波周期数对该相进行录波数据锁存，并向汇集单元上送召取请求，所述召取请求为召取采集单元锁存的录波数据；
步骤S8、汇集单元收到采集单元的召取请求后，向采集单元下发召取录波数据命令，采集单元将该相锁存的录波数据上送至汇集单元，直至上送完成，最后汇集单元将各相的录波数据合成波形后上送至主站系统分析。
进一步地，所述两次同步命令间隔时间t，在发送第一次同步命令后，等待时间t后再次发送第二次同步命令。
进一步地，所述步骤S4具体为：在收到第一同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1计算第一时间差△T1＝T1-Tn，在收到第二同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第二同步时刻T2计算第二时间差△T2＝T2-Tn，计算完成后将第一时间差、第二时间差上送至汇集单元。
进一步地，所述录波周期数为分别为实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波以及推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波。
进一步地，所述步骤S7具体为：采集单元中故障相的采集单元按实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波进行录波数据锁存；采集单元中非故障相的采集单元按推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波进行录波数据锁存。
进一步地，所述步骤S6中，当采集单元中非故障相的采集单元收到两次时间差时，则优先选择以该非故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1，结合第一时间差△T1推算出推算故障时刻Tm＝T1-△T1。
进一步地，所述步骤S6中，当采集单元中其中一个非故障相的采集单元只记录到第二同步时刻T2时，则该非故障相的采集单元结合第二时间差△T2推算出推算故障时刻Tm＝T2-△T2。
进一步地，所述步骤S7中，当采集单元锁存录波数据并上送数据召取请求时，还将推算的推算故障时刻以及实际故障时刻进行上送，当推算故障时刻为0时，返回步骤S5，同时汇集单元通过检测汇集单元的RF模块开入管脚负脉冲下降沿，计算出两个同步命令之间的同步时间差△Tsync，汇集单元在转发上述步骤S5所述的第一时间差△T1或第二时间差△T2时，也将同步时间差△Tsync转发至采集单元，采集单元推算出推算故障时刻Tm＝T2-△Tsync-△T1或Tm＝T1+△Tsync-△T2。
本发明与现有技术相比，采集单元故障相通过自身故障逻辑检测到线路故障记录该时刻Tn并上送请求同步命令，在收到汇集单元广播下发两次同步命令后记录同步时刻T1、T2，故障相计算出时间差△T1＝T1-Tn，△T2＝T2-Tn，将此时间差上送至汇集单元。非故障相采集单元收到汇集单元转发的时间差后推算出故障时刻并进行录波数据锁存，从而完成故障时刻的同步。最后按帧序号顺序进行数据搬移，合成录波波形，具有录波流程简单、逻辑清晰、提高同步精度。
附图说明
图1是本发明的RF模块同步方式示意图。
图2是本发明的录波示意图。
图3是本发明的其中一种示例性录波流程示意图。
图4是本发明的又一种示例性录波流程示意图。
图5是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2和图3所示，本发明公开了一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法(方法)，所述配电故障指示器包含一个汇集单元和三个采集单元，所述三个采集单元为三相(A、B、C)采集单元，每一相采集单元对应电力线的其中一相，所述汇集单元以及采集单元内均配置无线射频模块(以下简称RF模块)。将与汇集单元相连的RF模块配置为主机，将与采集单元相连的RF模块配置为从机，所述方法包括如下步骤(图5所示)：
步骤S1、当采集单元中存在故障相时，该故障相的采集单元记录故障相的实际故障时刻Tn并向汇集单元上送同步请求；n为三相中的故障相；
步骤S2、汇集单元收到同步请求后，向配电故障指示器的采集单元广播发送两次同步命令；所述两次同步命令间隔时间t，即在发送第一次同步命令后，等待时间t后再次发送第二次同步命令；以防止因干扰导致的同步命令丢失；
步骤S3、采集单元收到两次同步命令，在收到第一次同步命令后分别记录第一同步时刻T1，在收到第二次同步命令后分别记录第二同步时刻T2；
步骤S4、采集单元中故障相的采集单元在收到同步命令后，计算该故障相的故障时刻与同步命令之间的时间差并上送至汇集单元；具体为，在收到第一同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1计算第一时间差△T1＝T1-Tn，在收到第二同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第二同步时刻T2计算第二时间差△T2＝T2-Tn，计算完成后将第一时间差、第二时间差上送至汇集单元；
步骤S5、汇集单元收到时间差后广播转发该时间差至采集单元；具体地，当故障相的采集单元收到该广播转发的时间差后，不作处理；
步骤S6、采集单元中非故障相的采集单元根据时间差计算出对应故障时刻的推算故障时刻Tm；m为三相中的非故障相；
步骤S7、采集单元分别根据实际故障时刻Tn、推算故障时刻Tm按设定录波周期数对该相进行录波数据锁存，所述录波周期数为分别为实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波以及推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波，并向汇集单元上送召取请求，所述召取请求为召取采集单元锁存的录波数据；具体地，采集单元中故障相的采集单元按实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波进行录波数据锁存；采集单元中非故障相的采集单元按推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波进行录波数据锁存；
步骤S8、汇集单元收到采集单元的召取请求后，以一问一答的方式顺序向采集单元下发召取录波数据命令，采集单元依据接收召取录波数据命令的前后顺序将该相锁存的录波数据上送至汇集单元，直至上送完成，最后汇集单元将各相的录波数据合成波形后上送至主站系统分析。
为防止因干扰导致的同步命令丢失，同步命令广播发送两次，且两次间隔时间t，时间t可根据实际形况进行设置，在此不作具体限定；每个同步命令包括一个标志位(Flg)，具体为，Flg＝1表示第一次同步帧，Flg＝2表示第二次同步帧，以用于指示该同步命令是第几次同步命令。在本发明步骤S6中，如图2所示，当采集单元中非故障相的采集单元收到两次时间差时，则优先选择以该非故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1，结合第一时间差△T1推算出推算故障时刻Tm＝T1-△T1，由于此同步时刻与故障时刻间隔最近，晶振带来的时钟误差最小，同步精度更高，而第二同步时刻T2则作为备用同步时刻。
在本发明步骤S6中，如图3所示，当采集单元中其中一个非故障相的采集单元只记录到第二同步时刻T2时，则该非故障相的采集单元结合第二时间差△T2推算出推算故障时刻Tm＝T2-△T2。
在本发明步骤S7中，如图4所示，当采集单元锁存录波数据并上送数据召取请求时，还将推算的推算故障时刻以及实际故障时刻进行上送，当推算故障时刻为0时，返回步骤S5，同时汇集单元通过检测汇集单元的RF模块开入管脚负脉冲下降沿，计算出两个同步命令之间的同步时间差△Tsync。汇集单元在转发上述步骤S5所述的第一时间差△T1或第二时间差△T2时，也将同步时间差△Tsync转发至采集单元，采集单元由此可推算出推算故障时刻Tm＝T2-△Tsync-△T1或Tm＝T1+△Tsync-△T2，从而实现三相故障时刻同步。
在本发明中，为防止通讯干扰，配电故障指示器中主机与从机之间可相互通讯，但从机与从机之间不可通讯。
如图1所示，当汇集单元收到故障相的采集单元发出的同步请求后，汇集单元的控制模块会通过汇集单元的RF模块广播发送同步信号至三相的采集单元，且汇集单元的RF模块的同步开入管脚会输出一个负脉冲，采集单元的RF模块接收到同步信号后同步开入管脚也会输出一个负脉冲，且同一个配电故障指示器内的所有从机的同步脉冲信号误差在±5us内。采集单元及汇集单元实时检测开入管脚负脉冲下降沿，并进入最高优先级的开入中断，在此开入中断内进行同步时刻的记录。
如图3所示，为本发明方法的一个实施例示意图，在本实施例中以A相故障为例：
步骤S1、当A相的采集单元通过自身故障检测逻辑判断出线路发生故障时，实时记录下实际故障时刻TA，并向汇集单元上送同步请求；
步骤S2、汇集单元收到同步请求后首先发送第一次同步命令，间隔时间t后发送第二次同步命令；
步骤S3、采集单元收到第一次同步命令时分别记录第一同步时刻T1，收到第二次同步命令时分别记录第二同步时刻T2，本实施例以B相的采集单元只收到第一次同步命令，C相的采集单元只收到第二次同步命令来进行说明；
步骤S4、故障相A相的采集单元计算出故障时刻TA与两次同步命令的时间差，第一时间差△T1＝T1-TA，第二时间差△T2＝T2-TA，并将两个时间差上送至汇集单元；
步骤S5、汇集单元将两个时间差以广播的形式转发配电故障指示器的采集单元。
步骤S6、非故障相的采集单元根据自身接收到同步命令所记录的同步时刻的情况推算出故障时刻。在本实施例中，B相只接收到第一同步命令，则B相推算的推算故障时刻计算为：TB＝T1-△T1；C相只接收到第二同步命令，则C相推算的推算故障时刻计算为：TC＝T2-△T2。
步骤S7、采集单元分别根据实际故障时刻TA、推算故障时刻TB、TC按设定录波周期数对该相进行录波数据锁存，并向汇集单元上送召取请求，所述召取请求为召取采集单元锁存的录波数据；
步骤S8、汇集单元按序进行录波数据召取直至结束，最后合成零序波形供主站系统分析。
本发明具有同步精度高、逻辑清晰、录波流程短等优点，三相录波同步误差可稳定保持在30us以内，完全满足配电故障指示器的需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，本发明不限于这里特定实施例，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以做出若干调整和替代，这些调整和替代也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1、当采集单元中存在故障相时，该故障相的采集单元记录故障相的实际故障时刻Tn并向汇集单元上送同步请求；n为三相中的故障相；
步骤S2、汇集单元收到同步请求后，向配电故障指示器的采集单元广播发送两次同步命令；
步骤S3、采集单元收到两次同步命令，在收到第一次同步命令后分别记录第一同步时刻T1，在收到第二次同步命令后分别记录第二同步时刻T2；
步骤S4、采集单元中故障相的采集单元在收到同步命令后，计算该故障相的故障时刻与该同步命令之间的时间差并上送至汇集单元；
步骤S5、汇集单元收到时间差后广播转发该时间差至采集单元；
步骤S6、采集单元中非故障相的采集单元根据时间差计算出对应故障时刻的推算故障时刻Tm；m为三相中的非故障相；
步骤S7、采集单元分别根据实际故障时刻Tn、推算故障时刻Tm按设定录波周期数对该相进行录波数据锁存，并向汇集单元上送召取请求，所述召取请求为召取采集单元锁存的录波数据；
步骤S8、汇集单元收到采集单元的召取请求后，向采集单元下发召取录波数据命令，采集单元将该相锁存的录波数据上送至汇集单元，直至上送完成，最后汇集单元将各相的录波数据合成波形后上送至主站系统分析。
2.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述两次同步命令间隔时间t，在发送第一次同步命令后，等待时间t后再次发送第二次同步命令。
3.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：在收到第一同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1计算第一时间差△T1＝T1-Tn，在收到第二同步命令后，通过该故障相的采集单元记录的第二同步时刻T2计算第二时间差△T2＝T2-Tn，计算完成后将第一时间差、第二时间差上送至汇集单元。
4.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述录波周期数分别为实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波以及推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波。
5.根据权利要求4所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述步骤S7具体为：采集单元中故障相的采集单元按实际故障时刻Tn前4周波至实际故障时刻Tn后8周波进行录波数据锁存；采集单元中非故障相的采集单元按推算故障时刻Tm前4周波至推算故障时刻Tm后8周波进行录波数据锁存。
6.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述步骤S6中，当采集单元中非故障相的采集单元收到两次时间差时，则优先选择以该非故障相的采集单元记录的第一同步时刻T1，结合第一时间差△T1推算出推算故障时刻Tm＝T1-△T1。
7.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述步骤S6中，当采集单元中其中一个非故障相的采集单元只记录到第二同步时刻T2时，则该非故障相的采集单元结合第二时间差△T2推算出推算故障时刻Tm＝T2-△T2。
8.根据权利要求1所述的配电故障指示器分布式录波高精度同步方法，其特征在于：所述步骤S7中，当采集单元锁存录波数据并上送数据召取请求时，还将推算的推算故障时刻以及实际故障时刻进行上送，当推算故障时刻为0时，返回步骤S5，同时汇集单元通过检测汇集单元的RF模块开入管脚负脉冲下降沿，计算出两个同步命令之间的同步时间差△Tsync，汇集单元在转发上述步骤S5所述的第一时间差△T1或第二时间差△T2时，也将同步时间差△Tsync转发至采集单元，采集单元推算出推算故障时刻Tm＝T2-△Tsync-△T1或Tm＝T1+△Tsync-△T2。
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