CN112532472B - 一种相量测量单元上传延时的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于PMU测试技术领域的一种相量测量单元上传延时的测试方法。该方法首先在主站获取准确的时间源，从而得到主站接收到数据的准确时间；并提取出PMU输出数据中的时间戳；计算出主站接收到数据的时间与PMU输出数据中的时间戳之间的差值；同时考虑到通信的延时和主站处理数据的时间，计算出最终的上传延时。本发明可以自动，长期的在主站中测量出PMU的上传延时。

Description

一种相量测量单元上传延时的测试方法
技术领域
本发明属于PMU测试技术领域，特别涉及一种相量测量单元上传延时的测试方法。
背景技术
相量测量单元(PMU)是电力系统控制和保护应用的关键元件。在广域监控系统中，PMU的数量呈指数级增长。现代通信技术正成为支持分布式测量系统和电网控制应用的重要组成部分。由于适当的时间同步，远程PMU提供的测量值可以进行比较。此外，PMU的高上传速率允许跟踪电力系统的动态行为，因此有助于保证电力系统的安全。在这种情况下，必须知道每个测量何时可用，以及执行正确的控制操作需要多长时间。因此，测量出PMU的上传延迟(Latency)的十分必要的。
用于保护和控制电力系统电网的实时应用要求整个系统的延迟不会超过给定的最大值。对于通信延迟，内部和外部原因导致PMU和主站之间的通信延迟。针对PMU的报告延迟，所有的延迟都是PMU内部的采集、估计和传输过程导致的。测量算法所采用的窗口长度、滤波阶段和处理时间加在一起，就是最终的上传延迟。
发明内容
本发明的目的是提供一种相量测量单元上传延时的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：
步骤1、得到准确的时间源，作为主站接收到PMU数据的时间；
步骤2、提取出主站接收到的PMU数据中的时间戳；
步骤3、计算出主站接收到PMU数据的时间与PMU数据中的时间戳之间的差值；根据标准定义，所测得的PMU的上传延时(Latency)可表示为：
Latency＝t1-Tstamp
其中t1主站接收到PMU数据的GPS时间，这里是笔记本电脑的GPS时间；Tstamp是PMU输出数据的时间戳。
步骤4、考虑通信延时和主站处理数据的时间，并得出最后的上传延时；根据标准定义可表示为：
Latency’＝t2-Tstamp
其中t2是数据离开输出端口的可用时间，定义为PMU通信接口处测量数据包的第一位转换的时间；Tstamp是PMU输出数据的时间戳。
所述步骤1中准确的时间源为采用的笔记本电脑的GPS时间。
所述步骤3中计算出主站接收到PMU数据的时间与PMU数据中的时间戳之间的差值；可以认为是从进行测量到从PMU发送测量的最大时间间隔。
所述PMU报告延迟定义为“应至少观察PMU输出20分钟，以确定最大延迟；如果所需的最大报告延迟出现上升或下降趋势，则需要进一步观察PMU输出的最大值，直到观察到局部最大值，趋势线的斜率变为零，或者超过最大允许报告延迟”。
本发明的有益效果是利用该方法可以在自动的，长期的在主站计算出PMU上传延时。
附图说明
图1为PMU上传延时测试方法流程示意图；
图2为本测试方法提供的的测试波形图。
具体实施方式
本发明提供一种相量测量单元上传延时的测试方法；下面结合实施例和附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1所示为PMU上传延时测试流程示意图，PMU上传延时测试流程包括：
步骤1、得到准确的时间源，作为主站接收到PMU数据的时间；
在该步骤中，为了正确评估延迟，PMU必须有一个准确的时间源，本测试采用了笔记本电脑的GPS时间。
步骤2、提取出主站接收到的PMU数据中的时间戳；
步骤3、计算出主站接收到PMU数据的时间与PMU数据中的时间戳之间的差值；
根据定义，PMU上传延时是从电力系统上的事件发生到数据报告的时间延迟，可以认为是从进行测量到从PMU发送测量的最大时间间隔。
标准IEEE 60255-118-1:2018，在关于测量报告延迟的第6.7小节中，将PMU报告延迟定义为“应至少观察PMU输出20分钟，以确定最大延迟；如果所需的最大报告延迟出现上升或下降趋势，则需要进一步观察PMU输出的最大值，直到观察到局部最大值，趋势线的斜率变为零，或者超过最大允许报告延迟”。
该标准根据报告速率Fs为两个性能类别的最大报告延迟提供了两个不同的限制。对于系统额定频率为50Hz、10帧、25帧和50帧/秒的Fs。保护应用程序专用的P类的限制(以秒为单位)等于2/Fs。M类，专门用于测量应用，其限制放宽到7/Fs，从而允许算法使用更多的周期，以获得更精确的测量结果。也就是说，对于50Hz系统和报告速率为50帧/秒的PMU，对于P类必须将延迟保持在40毫秒以下，对于M类必须保持在140毫秒以下。单个PMU的上传延时可以表示为：
Latency＝t1-Tstamp
其中t1主站接收到PMU数据的GPS时间，这里是笔记本电脑的GPS时间。Tstamp是PMU输出数据的时间戳。
步骤4、考虑通信延时和主站处理数据的时间，并得出最后的上传延时；
标准IEEE C37.118.2[5]提出了将测量值发送到PDC的技术。第一代商用pmu实现了RS-232串行通信，但目前IP(Internet Protocol)通信被广泛使用，传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)都被广泛采用。本发明将考虑基于以太网的IP/TCP和IP/UDP通信。
由于本测试是在一台电脑中用子站PMU的数据包发送数据，在主站中接收数据，所以测量的延迟中包括了通信延时和主站处理数据的时间，因为是在同一台电脑，所以通信延时可以忽略不计，附加的延时只有主站的处理时间(如图2所示)，去掉附加的延时后，根据定义，单个PMU的上传延时则变为：
Latency’＝t2-Tstamp
其中t2是数据离开输出端口的可用时间，定义为PMU通信接口处测量数据包的第一位转换的时间。Tstamp是PMU输出数据的时间戳。
经过计算，主站处理时间大约在在10-8到10-7s，可忽略不计,所以t1≈t2，Latency≈Latency’,可以认为测得的上传延时就是所要求的。测试结果如表1所示。
表1测试结果
Figure BDA0002768483120000041
综上所述，本申请所提供的方法可以自动的，长期的测量出PMU的上传延时，经过程序实现，可满足IEEE的标准。

Claims (1)

1.一种相量测量单元上传延时的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：
步骤1、得到准确的时间源，作为主站接收到PMU数据的时间；
步骤2、提取出主站接收到的PMU数据中的时间戳；其特征在于，还包括：
步骤3、计算出主站接收到PMU数据的时间与PMU数据中的时间戳之间的差值；根据标准定义，所测得的PMU的上传延时Latency可表示为：
Latency＝t1-Tstamp
其中t1主站接收到PMU数据的GPS时间，这里是笔记本电脑的GPS时间；Tstamp是PMU输出数据的时间戳；
步骤4、考虑通信延时和主站处理数据的时间，并得出最后的上传延时；根据标准定义可表示为：
Latency’＝t2-Tstamp
其中t2是数据离开输出端口的可用时间，定义为PMU通信接口处测量数据包的第一位转换的时间；
测量主站处理时间和通信时间具体可表示为：
Latency’-Latency＝t2-t1
PMU报告延迟定义为“应至少观察PMU输出20分钟，以确定最大延迟；如果所需的最大报告延迟出现上升或下降趋势，则需要进一步观察PMU输出的最大值，直到观察到局部最大值，趋势线的斜率变为零，或者超过最大允许报告延迟”。
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