專利名稱：一種電力系統(tǒng)分布式多功能一體化測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，用于監(jiān)測與控制的二次設(shè)備相對增加。對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng) 態(tài)、暫態(tài)三個(gè)過程監(jiān)控的要求也越來越高。目前在電網(wǎng)運(yùn)行中使用的監(jiān)控設(shè)備(定義為應(yīng)用) 包括RTU、相量檢測裝置PUM、用于自動(dòng)電壓調(diào)控AVC/AQC裝置、安穩(wěn)裝置、故障錄波、 電度計(jì)量、故障測距、電能質(zhì)量監(jiān)測、小電流接地選線、保護(hù)測控單元。
二次測量設(shè)備的增多，使CT/PT回路在不同的應(yīng)用屏柜之間穿梭，增加了二次回路的 復(fù)雜程度，加重了 CT/PT的負(fù)載強(qiáng)度，給設(shè)備維護(hù)，現(xiàn)場施工帶來了難度，同時(shí)帶來了不 安全隱患。
每一個(gè)應(yīng)用都需要判斷開關(guān)的狀態(tài)，都要占用開關(guān)的輔助接點(diǎn)。監(jiān)測設(shè)備的增加使開 關(guān)的輔助接點(diǎn)緊張，甚至不夠用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的分布式多功能一體化測量系統(tǒng)利用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速數(shù)據(jù)總線通訊 技術(shù)，提出了對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)二次測量設(shè)備技術(shù)方案的改進(jìn)，提出了數(shù)據(jù)采集單元與應(yīng)用 層設(shè)備單元的分布式系統(tǒng)概念。實(shí)現(xiàn)將所有二次設(shè)備整合到一個(gè)裝置中，各應(yīng)用層設(shè)備
(PMU、 RTU、故障錄波、故障測距等)通過高速數(shù)據(jù)總線共享數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)。本發(fā)明 的分布式多功能一體化測量方法，所有的二次測量設(shè)備被集成到一個(gè)裝置中。數(shù)據(jù)采集單 元完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，根據(jù)不同的應(yīng)用功能配備不同的應(yīng)用單元，形成分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)采集單元與應(yīng)用單元之間通過高速數(shù)據(jù)總線接口，以數(shù)據(jù)流的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。任
何應(yīng)用單元設(shè)備的投入退出不影響其它應(yīng)用單元設(shè)備的運(yùn)行。
無論面向什么應(yīng)用的電力系統(tǒng)二次設(shè)備，其都需要一個(gè)CT/PT輸入、信號(hào)調(diào)理、信號(hào) 放大、A/D轉(zhuǎn)換的過程。將所有設(shè)備的這部分功能整合到一起實(shí)現(xiàn)一個(gè)通用的數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將A/D轉(zhuǎn)換完成的原始采樣數(shù)據(jù)以總線和數(shù)據(jù)流的形式傳輸?shù)礁鲬?yīng)用層 設(shè)備。
因此，本發(fā)明提出了一種電力系統(tǒng)分布式多功能一體化測量方法，其特征在于將電力 系統(tǒng)中所有的二次測量設(shè)備集成到一個(gè)裝置中，數(shù)據(jù)采集單元完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，根據(jù)不 同的應(yīng)用功能配備不同的應(yīng)用單元，形成分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集單元與應(yīng)用單元之間 通過高速數(shù)據(jù)總線接口，以數(shù)據(jù)流的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，任何應(yīng)用單元設(shè)備的投入退出不 影響其它應(yīng)用單元設(shè)備的運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集單元通過電流電壓互感器測量電力信號(hào)及波形， 利用A/D轉(zhuǎn)換電路將電力模擬信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)采集過 程通過精準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同歩，每個(gè)采樣數(shù)據(jù)都具有時(shí)間標(biāo)簽信息，采樣數(shù)據(jù)通過串 行數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，供各應(yīng)用層設(shè)備使用，所述各應(yīng)用層設(shè)備通過數(shù)據(jù)總線接收所述數(shù) 字化的測量數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)計(jì)算與數(shù)據(jù)處理，完成各種應(yīng)用 功能，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)具體的測量功能，每個(gè)測量設(shè)備并行共享數(shù)據(jù)采集單元的采集數(shù)據(jù)， 不再需要單獨(dú)通過電流電壓互感器和A/D轉(zhuǎn)換電路獲取測量信號(hào)。
依據(jù)本發(fā)明的對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化測量方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 降低二次設(shè)備綜合成本，包括設(shè)備本身和二次回路電纜等；
2、 減少二次設(shè)備占用空間；
3、 減少工程施工難度和安全風(fēng)險(xiǎn)；
4、 減少設(shè)備維護(hù)量，降低維護(hù)成本；
5、 減少設(shè)備與外界數(shù)據(jù)通訊的占用通道；
6、 適應(yīng)未來數(shù)字化變電站發(fā)展的需要。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化測量方法的結(jié)構(gòu)示意
圖2是依據(jù)本發(fā)明的對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化測量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1是依據(jù)本發(fā)明的對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化測量方法的結(jié)構(gòu) 示意圖，將發(fā)電廠或變電站CT/PT 二次回路接入多功能一體化測量裝置數(shù)據(jù)采集單元的模 擬量輸入接口，數(shù)據(jù)采集單元通過信號(hào)變換回路、A/D轉(zhuǎn)換回路將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)保存。將發(fā)電廠或變電站的開關(guān)輔助接點(diǎn)信號(hào)或其它信號(hào)接入多功能一體化測量裝 置數(shù)據(jù)采集單元的開關(guān)量輸入接口，數(shù)據(jù)采集單元通過光電隔離將開關(guān)量信號(hào)存入數(shù)據(jù)采 集單元保存。
模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)的采集利用GPS接收器或其它精準(zhǔn)時(shí)鐘源同步，并將時(shí)間標(biāo)簽信 息標(biāo)注到每個(gè)采樣數(shù)據(jù)上。使每一組采樣數(shù)據(jù)即有測量信息又有精確的時(shí)間信息。
數(shù)據(jù)采集單元將其采集的帶有時(shí)間信息的采樣數(shù)據(jù)以串行數(shù)據(jù)流的方式發(fā)送到數(shù)據(jù) 總線。
串行數(shù)據(jù)流的傳輸介質(zhì)(總線)即可以是光纖也可以是電纜或無線通訊。
電力系統(tǒng)的各種測量設(shè)備，如相量測量、故障錄波、故障測距不再以數(shù)據(jù)采集單元相 同的方式采集測量數(shù)據(jù)，而是接收數(shù)據(jù)采集單元的測量數(shù)據(jù)量獲得。并通過應(yīng)用軟件計(jì)算 完成不同的應(yīng)用功能。
參見圖2是依據(jù)本發(fā)明的對電力系統(tǒng)二次設(shè)備的分布式多功能一體化測量方法的流程 圖，數(shù)據(jù)采集單元完成電力系統(tǒng)二次測量的數(shù)據(jù)獲取過程，它主要包括與電力系統(tǒng)二次回 路的接口，數(shù)據(jù)預(yù)處理(如信號(hào)放大、光電隔離)，信號(hào)變換與存儲(chǔ)(A/D轉(zhuǎn)換)、時(shí)間同步、 數(shù)據(jù)緩沖、并串轉(zhuǎn)換過程。
標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)流在數(shù)據(jù)總線上傳送，任何應(yīng)用設(shè)備以此數(shù)據(jù)格式接收串行數(shù)據(jù)流的數(shù) 據(jù)作為該應(yīng)用的數(shù)據(jù)源。
數(shù)據(jù)應(yīng)用單元用于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的測量應(yīng)用，串行接收數(shù)據(jù)總線的格式化測量數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)緩存后根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，并將處理完成的數(shù)據(jù)輸出給應(yīng)用輸出 接口，實(shí)現(xiàn)顯示、打印、報(bào)警、記錄、分析等應(yīng)用功能。
己經(jīng)根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀和理解了上述詳細(xì)說明書后能做 出多種修正和替換。本發(fā)明意欲的是本申請構(gòu)建成包括了落入附屬的權(quán)利要求書或其等同 物的范圍之內(nèi)的所有這些修正和替換。
權(quán)利要求
1、一種電力系統(tǒng)分布式多功能一體化測量方法，其特征在于將電力系統(tǒng)中所有的二次測量設(shè)備集成到一個(gè)裝置中，數(shù)據(jù)采集單元完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，根據(jù)不同的應(yīng)用功能配備不同的應(yīng)用單元，形成分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集單元與應(yīng)用單元之間通過高速數(shù)據(jù)總線接口，以數(shù)據(jù)流的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，任何應(yīng)用單元設(shè)備的投入退出不影響其它應(yīng)用單元設(shè)備的運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集單元通過電流電壓互感器測量電力信號(hào)及波形，利用A/D轉(zhuǎn)換電路將電力模擬信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)采集過程通過精準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)間同步，每個(gè)采樣數(shù)據(jù)都具有時(shí)間標(biāo)簽信息，采樣數(shù)據(jù)通過串行數(shù)據(jù)總線發(fā)送出去，供各應(yīng)用層設(shè)備使用，所述各應(yīng)用層設(shè)備通過數(shù)據(jù)總線接收所述數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)計(jì)算與數(shù)據(jù)處理，完成各種應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)具體的測量功能，每個(gè)測量設(shè)備并行共享數(shù)據(jù)采集單元的采集數(shù)據(jù)，不再需要單獨(dú)通過電流電壓互感器和A/D轉(zhuǎn)換電路獲取測量信號(hào)。
全文摘要
分布式多功能一體化測量系統(tǒng)利用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速數(shù)據(jù)總線通訊技術(shù)，提出了對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)二次設(shè)備測量技術(shù)方案的改進(jìn)，提出了數(shù)據(jù)采集單元與應(yīng)用層設(shè)備單元的分布式系統(tǒng)概念。實(shí)現(xiàn)將所有二次設(shè)備整合到一個(gè)裝置中，各應(yīng)用層設(shè)備(PMU、RTU、故障錄波、故障測距等)通過高速數(shù)據(jù)總線共享數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01R19/25GK101446603SQ20081022644
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者輝 張, 張麗坤, 張金平, 飛 湯, 敏 熊, 董志猛, 鄭國太 申請人:中國電力科學(xué)研究院