CN117318314A - 一种变电站交流电源系统电流同步采样方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变电站交流电源系统电流同步采样方法及相关装置，方法包括：通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。从而减少了同步误差，提高了采样效率，本申请应用于分布式母线环网接线的组网传输方式进行同步采样传输，便于后续对数据进行分析，可广泛应用于同步采样技术领域。
Description
技术领域
本申请涉及同步采样技术领域，尤其涉及一种变电站交流电源系统电流同步采样方法及相关装置。
背景技术
在电力系统中，交流电的应用十分广泛，尤其是变电站交流电源系统需要对多路交流电气量进行同步采样，用以数据分析和故障判断。目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向CPU提中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。软件同步采样法通过测量被测信号的周期以及采样点数，得到采样间隔，并确定定时器的计数值，用定时中断方式实现同步采样。
现有方法的硬件方法需要采用锁相环同步电路，采样成本较高，而单纯的软件方法虽然省去了硬件环节，结构简单，但由于信号的频率是在一定范围内变化，对周期不能准确测量，按不准确的周期计算的采样间隔进行多次采样后，不能与实际信号的周期同步，即存在同步误差。综合上述，相关技术中存在的技术问题亟需得到解决。
发明内容
本申请提供了一种变电站交流电源系统电流同步采样方法及相关装置，用于减少同步误差，提高采样效率。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种变电站交流电源系统电流同步采样方法，所述方法包括：
通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。
可选地，所述通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站，包括：
对所述变电站交流电源系统进行分层处理，得到控制层、间隔层和过程层；
分别对所述控制层、所述间隔层和所述过程层进行通信接口定义，并通过分布式母线环网接线对通信接口进行连接，得到智能变电站。
可选地，所述过程层用于对所述智能变电站进行电能传输和测量，包括一次设备和智能组件。
可选地，所述通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据，包括：
对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路；
对所述多通道采集电路添加差分触发信号进行采样，得到采样数据。
可选地，所述对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路，包括：
采用现场可编程门阵列对所述智能变电站进行采集控制处理；
通过信号控制所述现场可编程门阵列的寄存器进行数据读写，从而对变电站交流电源系统开始同步采样，得到多通道采集电路。
可选地，对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样，包括：
通过对所述现场可编程门阵列的寄存器进行读写操作控制，以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，对所述智能变电站进行同步采样。
可选地，所述以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，包括：
以控制总线为主端；
以所述现场可编程门阵列的寄存器读写控制信号为从端；
通过所述主端发出命令对所述从端进行访问，所述从端根据主端命令执行相应的操作并反馈给所述主端。
本申请第二方面提供一种变电站交流电源系统电流同步采样装置，所述装置包括：
第一模块，用于通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
第二模块，用于通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
第三模块，用于对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。
本申请第三方面提供一种变电站交流电源系统电流同步采样设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法的步骤。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。从而减少了同步误差，提高了采样效率，本申请应用于分布式母线环网接线的组网传输方式进行同步采样传输，便于后续对数据进行分析。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在电力系统中，交流电的应用十分广泛，尤其是变电站交流电源系统需要对多路交流电气量进行同步采样，用以数据分析和故障判断。目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向CPU提中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。软件同步采样法通过测量被测信号的周期以及采样点数，得到采样间隔，并确定定时器的计数值，用定时中断方式实现同步采样。
现有方法的硬件方法需要采用锁相环同步电路，采样成本较高，而单纯的软件方法虽然省去了硬件环节，结构简单，但由于信号的频率是在一定范围内变化，对周期不能准确测量，按不准确的周期计算的采样间隔进行多次采样后，不能与实际信号的周期同步，即存在同步误差。
有鉴于此，本申请实施例中提供基于分布式母线环网接线的变电站交流电源系统电流同步采样方法，本申请实施例中的同步采样方法，可应用于终端中，也可应用于服务器中，还可以是运行于终端或服务器中的软件等。终端可以是平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
请参阅图1，本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样方法，包括：
步骤101、通过分布式母线环网接线对变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
步骤102、通过智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
步骤103、对采样数据进行组网传输处理，对智能变电站进行同步采样。
在本申请实施例中，应用于智能变电站的交流电源系统中，该智能变电站采用分布式母线环网接线。传统方法主要通过锁相环同步电路和软件采样算法进行同步采样，而本方案创新性地从通信传输的采样方式进行改进，主要基于FPGA对采样数据进行同步采样和通信传输，通过在FPGA上添加软件采样算法，再通过组网传输提高采样效率，从而对变电站交流电源系统进行同步采样。
进一步作为可选的实施方式，所述通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站，包括：
对所述变电站交流电源系统进行分层处理，得到控制层、间隔层和过程层；
分别对所述控制层、所述间隔层和所述过程层进行通信接口定义，并通过分布式母线环网接线对通信接口进行连接，得到智能变电站。
在本申请实施例中，对变电站交流电源系统进行分层处理，得到控制层、间隔层和过程层。其中控制层包括监控主机、工作站等装置，形成全站监控管理中心。控制层提供站内运行人机界面，实现对间隔层设备的管理控制。间隔层包括继电保护装置、测控装置等二次设备，通过汇总实施数据信息，通过网络传送给控制层。本申请实施例在每个层与层之间定义了通信接口，通过分布式母线环网接线进行连接，得到智能变电站。
进一步作为可选的实施方式，所述过程层用于对所述智能变电站进行电能传输和测量，包括一次设备和智能组件。
在本申请实施例中，过程层是直接连接一次设备的最底层，包含由一次设备、智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，负责完成变电站电能分配、传输以及测量、控制、保护、检测等相关功能。
进一步作为可选的实施方式，所述通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据，包括：
对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路；
对所述多通道采集电路添加差分触发信号进行采样，得到采样数据。
在本申请实施例中，通过对现有信号采集电路进行优化升级,利用FPGA控制单母线内多通道采集,并加入额外差分触发信号,成功将信号采集同步精度大幅度提高。并且通过在变电站内进行通过分布式母线环网接线部署，实现组网传输,高精度同步采集采样数据。
进一步作为可选的实施方式，所述对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路，包括：
通过采用现场可编程门阵列对所述智能变电站进行采集控制处理；
通过信号控制所述现场可编程门阵列的寄存器进行数据读写,从而对变电站交流电源系统开始同步采样，得到多通道采集电路。
本申请实施例通过对现有信号采集电路进行优化升级,利用FPGA控制单母线内多通道采集,并加入额外差分触发信号,成功将信号采集同步精度大幅度提高。并且通过在变电站内进行通过分布式母线环网接线部署，实现组网传输,高精度同步采集采样数据。其中FPGA可选用高速高精度ADC芯片ADS8329,其控制通过ADS8329的控制通过跟SPI兼容的串行总线获取，其SCLK时钟信号精度较高,并通过信号控制寄存器读写,转换数据读写,从而对变电站交流电源系统开始同步采样等操作。通过使用串行接口的设计，其工作所需引脚数量少，适合多路采集的设计。
进一步作为可选的实施方式，所述对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样，包括：
通过对所述现场可编程门阵列的寄存器进行读写操作控制，以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，对所述智能变电站进行同步采样。
进一步作为可选的实施方式，所述以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，包括：
以控制总线为主端；
以所述现场可编程门阵列的寄存器读写控制信号为从端；
通过所述主端发出命令对所述从端进行访问，所述从端根据主端命令执行相应的操作并反馈给所述主端。
其中，在组网传输过程中，本方案采用点对点方式，以CPU的控制总线为主端，FPGA的内部寄存器读写控制信号为从端，主端发出命令对从端进行访问，从端根据主端命令执行相应的操作并反馈给主端，从而实现 CPU对FPGA内部的IP核寄存器的读写操作控制，设置其工作模式。软件实现方式为，通过条件语句模拟CPU所有可能的操作命令，对应客户端相应执行，如复位、总线占用时主设备请求总线使用权等情况。
以上为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样方法，以下为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样装置。
请参阅图2，本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统电流同步采样装置，包括：
第一模块201，用于通过分布式母线环网接线对变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
第二模块202，用于通过智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
第三模块203，用于对采样数据进行组网传输处理，对智能变电站进行同步采样。
进一步地，本申请实施例中还提供了一种变电站交流电源系统电流同步采样设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述方法实施例所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法的步骤。
进一步地，本申请实施例中还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，包括：
通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。
2.根据权利要求1所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，所述通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站，包括：
对所述变电站交流电源系统进行分层处理，得到控制层、间隔层和过程层；
分别对所述控制层、所述间隔层和所述过程层进行通信接口定义，并通过分布式母线环网接线对通信接口进行连接，得到智能变电站。
3.根据权利要求2所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，所述过程层用于对所述智能变电站进行电能传输和测量，包括一次设备和智能组件。
4.根据权利要求1所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，所述通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据，包括：
对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路；
对所述多通道采集电路添加差分触发信号进行采样，得到采样数据。
5.根据权利要求4所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，所述对所述智能变电站的信号采集电路进行优化升级处理，通过现场可编程门阵列进行单母线内多通道采集，得到多通道采集电路，包括：
采用现场可编程门阵列对所述智能变电站进行采集控制处理；
通过信号控制所述现场可编程门阵列的寄存器进行数据读写，从而对变电站交流电源系统开始同步采样，得到多通道采集电路。
6.根据权利要求1所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样，包括：
通过对所述现场可编程门阵列的寄存器进行读写操作控制，以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，对所述智能变电站进行同步采样。
7.根据权利要求6所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法，其特征在于，所述以点对点方式对所述采样数据进行组网传输，包括：
以控制总线为主端；
以所述现场可编程门阵列的寄存器读写控制信号为从端；
通过所述主端发出命令对所述从端进行访问，所述从端根据主端命令执行相应的操作并反馈给所述主端。
8.一种变电站交流电源系统电流同步采样装置，其特征在于，包括：
第一模块，用于通过分布式母线环网接线对所述变电站交流电源系统进行部署，得到智能变电站；
第二模块，用于通过所述智能变电站在现场可编程门阵列上添加软件采样算法进行采样处理，得到采样数据；
第三模块，用于对所述采样数据进行组网传输处理，对所述智能变电站进行同步采样。
9.一种变电站交流电源系统电流同步采样设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的变电站交流电源系统电流同步采样方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311608104.6A CN117318314A (zh) | 2023-11-29 | 2023-11-29 | 一种变电站交流电源系统电流同步采样方法及相关装置 |
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|---|---|---|---|
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| CN117318314A true CN117318314A (zh) | 2023-12-29 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103575971A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | 一种智能变电站通用数据采集方法 |
| CN205070601U (zh) * | 2015-07-29 | 2016-03-02 | 四川艾德瑞电气有限公司 | 一种基于iec61850系统智能牵引变电所整体框架系统 |
| CN115588916A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-01-10 | 国网山东省电力公司临沭县供电公司 | 一种配电网环网柜数据监测装置 |
-
2023
- 2023-11-29 CN CN202311608104.6A patent/CN117318314A/zh active Pending
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