一種多采樣率輸出的合并單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多采樣率輸出的合并單元，合并單元采用多CPU插件獨(dú)立設(shè)計(jì)，基本CPU插件進(jìn)行256點(diǎn)/周波采樣，通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出1次，提供給計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)；擴(kuò)展CPU插件輸出80點(diǎn)/周波采樣數(shù)據(jù)，提供給保護(hù)裝置、PMU、故障錄波設(shè)備，并通過內(nèi)部計(jì)算輸出秒級(jí)基波正序數(shù)據(jù)，提供給調(diào)度主站進(jìn)行電力系統(tǒng)分析計(jì)算(潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、穩(wěn)定計(jì)算等)，解決了智能變電站內(nèi)保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等不同功能應(yīng)用對(duì)于采樣率要求不同的問題。
【專利說明】一種多采樣率輸出的合并單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種滿足不同采樣率輸出的合并單元實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]合并單元作為智能變電站過程層的關(guān)鍵設(shè)備，是連接電子式互感器或常規(guī)互感器與間隔層二次設(shè)備的橋梁，其主要功能為采集變電站的電流、電壓模擬量，經(jīng)過同步和重采樣等處理后為間隔層保護(hù)、測(cè)控、錄波等設(shè)備提供同步的采樣數(shù)據(jù)，從而保障其可靠運(yùn)行。
[0003]目前，合并單元主流應(yīng)用方案為按IEC61850-9-2 (或FT3)格式統(tǒng)一輸出80點(diǎn)/周波(4k/s)的采樣數(shù)據(jù)，該采樣數(shù)據(jù)能夠滿足保護(hù)、測(cè)控等裝置的采樣需求，但不能直接匹配后續(xù)不同應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)采樣率的不同需求。據(jù)分析，主站分析計(jì)算對(duì)模擬量的要求為每秒I次的基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，變電站內(nèi)對(duì)模擬量采樣率的要求可分為兩種，即80點(diǎn)/周波和256點(diǎn)/周波。若合并單元統(tǒng)一輸出256點(diǎn)/周波的采樣數(shù)據(jù)，則會(huì)造成變電站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)壓力過大，且對(duì)后續(xù)裝置硬件處理能力提出更高的要求。因此，需要合并單元支持不同采樣率輸出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多采樣率輸出的合并單元，以解決合并單元單一采樣率輸出不能滿足電網(wǎng)分析及變電站內(nèi)不同應(yīng)用需求的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種多采樣率輸出的合并單元，包括過程層采樣插件、一個(gè)基本CPU插件和至少一個(gè)擴(kuò)展CPU插件；過程層采樣插件用于實(shí)現(xiàn)本間隔給定采樣率的數(shù)據(jù)采樣和母線電壓數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)，為基本CPU插件和擴(kuò)展CPU插件提供已同步的采樣數(shù)據(jù)和IPPS信號(hào)，同時(shí)為基本CPU插件輸出采樣脈沖；基本CPU插件用于輸出給定采樣率的數(shù)據(jù)；擴(kuò)展CPU插件通過插值算法將給定采樣率的采樣數(shù)據(jù)插值為不同于所述給定采樣率的輸出進(jìn)行輸出，并通過內(nèi)部計(jì)算，輸出秒級(jí)基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，提供給調(diào)度主站系統(tǒng)。
[0007]所述給定采樣率為256點(diǎn)/周波采樣，通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出I次，提供給電能計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，滿足計(jì)量精度、諧波準(zhǔn)確度及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求。
[0008]擴(kuò)展CPU插件提供80點(diǎn)/周波輸出，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給保護(hù)裝置、PMU、故障錄波設(shè)備；輸出秒級(jí)基波正序數(shù)據(jù)，通過SCADA信道提供給調(diào)度主站，進(jìn)行電力系統(tǒng)分析計(jì)算(潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、穩(wěn)定計(jì)算等)。
[0009]采樣數(shù)據(jù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和組網(wǎng)模式，解決了智能變電站內(nèi)保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等不同功能應(yīng)用對(duì)于采樣率要求不同的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的合并單元功能架構(gòu)設(shè)計(jì)圖；
[0011]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的合并單元采用雙CPU插件實(shí)現(xiàn)不同采樣率輸出的原理圖；
[0012]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的合并單元裝置硬件背板圖；
[0013]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的合并單元典型應(yīng)用方案示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0015]本發(fā)明的合并單元采用多CPU插件設(shè)計(jì)，分為基本CPU插件和擴(kuò)展CPU插件，分別輸出不同的采樣率輸出。
[0016]具體的，如圖2所示實(shí)施例包括兩個(gè)CPU插件，1#CPU插件即為基本CPU插件，2#CPU插件即為擴(kuò)展CPU插件。過程層采樣插件實(shí)現(xiàn)本間隔256點(diǎn)/周波數(shù)據(jù)采樣和母線電壓數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)，并通過串行總線發(fā)送給其它插件已同步的采樣數(shù)據(jù)，并同時(shí)產(chǎn)生裝置背板的IPPS信號(hào)和采樣脈沖；1#CPU插件實(shí)現(xiàn)256點(diǎn)/周波采樣，并通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出I次，提供給電能計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)；2#CPU插件采用拋物線插值算法將256點(diǎn)/周波采樣數(shù)據(jù)插值為80點(diǎn)/周波輸出，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給保護(hù)裝置、PMU、故障錄波設(shè)備；2#CPU插件通過內(nèi)部計(jì)算，將電壓與電流傅里葉分解得到基波分量，正負(fù)零序分解得到正序，穩(wěn)態(tài)處理求電壓與電流基波正序幅值的穩(wěn)態(tài)值和有功功率與無功功率的穩(wěn)態(tài)值，以MMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的就地化處理上送，上送頻率為I次/秒，整秒零時(shí)刻輸出，提供給調(diào)度主站進(jìn)行電力系統(tǒng)分析計(jì)算。
[0017]如圖1和圖2所示為本發(fā)明合并單元采用雙CPU插件實(shí)現(xiàn)不同采樣率輸出的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)和原理圖，圖2中每個(gè)插件的功能分配如下:
[0018](I)過程層采樣插件完成基于256點(diǎn)/周波采樣及母線電壓數(shù)據(jù)的級(jí)聯(lián)，通過串行總線發(fā)送給其它插件已同步的采樣數(shù)據(jù)，并同時(shí)產(chǎn)生裝置背板的IPPS信號(hào)和采樣脈沖。
[0019](2) 1#CPU插件組包并發(fā)送256點(diǎn)/周波的采樣數(shù)據(jù)，其中斷基于采樣插件產(chǎn)生的采樣中斷；通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出I次，提供給電能計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)；可集成智能終端功能。
[0020](3) 2#CPU插件采用拋物線插值算法將256點(diǎn)/周波數(shù)據(jù)插為80點(diǎn)/周波，組包并發(fā)送80點(diǎn)/周波的采樣數(shù)據(jù)，提供給保護(hù)、測(cè)控等裝置，其中斷基于IPPS由本插件的FPGA模塊分頻產(chǎn)生。2#CPU插件通過內(nèi)部計(jì)算以MMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的就地化處理上送，上送頻率為I次/秒，整秒零時(shí)刻輸出，提供給調(diào)度主站進(jìn)行電力系統(tǒng)分析計(jì)算(潮流計(jì)算、狀態(tài)估計(jì)、穩(wěn)定計(jì)算等)。
[0021]由于前端按256點(diǎn)采樣進(jìn)行濾波，模擬濾波回路的截止頻率比較高，為防止80點(diǎn)重采樣后造成頻率混疊，2#CPU需要進(jìn)行數(shù)字濾波處理。
[0022](4)對(duì)于要求80點(diǎn)/周波采樣值輸出的端口數(shù)量較多的工程，合并單元支持CPU插件可擴(kuò)展功能，滿足80點(diǎn)/周波采樣數(shù)據(jù)的多路輸出。
[0023]圖3所示為裝置硬件背板圖，主要由電源插件、1#CPU插件、2#CPU插件、采樣插件、通信插件、開入插件、擴(kuò)展插件、出口插件等組成。
[0024]圖4所示為支持多采樣率輸出的合并單元應(yīng)用方案，母線電壓合并單元采集母線電壓值，采用FT3或9-2規(guī)約通過級(jí)聯(lián)插件將采樣值送給間隔電流合并單元。1#CPU插件輸出256點(diǎn)/周波采樣值，通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出I次，提供給計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等裝置；2#CPU插件輸出80點(diǎn)/周波采樣值，提供給保護(hù)、測(cè)控等裝置，并以MMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的上送，從而滿足不同功能應(yīng)用對(duì)于采樣率的需求。
[0025]以上實(shí)施例僅用于幫助理解本發(fā)明的核心思想，不能以此限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本發(fā)明的思想，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動(dòng)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多采樣率輸出的合并單元，其特征在于，包括過程層采樣插件、一個(gè)基本CPU插件和至少一個(gè)擴(kuò)展CPU插件；過程層采樣插件用于實(shí)現(xiàn)本間隔給定采樣率的數(shù)據(jù)采樣和母線電壓數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)，為基本CPU插件和擴(kuò)展CPU插件提供已同步的采樣數(shù)據(jù)和IPPS信號(hào)，同時(shí)為基本CPU插件輸出采樣脈沖；基本CPU插件用于輸出給定采樣率的數(shù)據(jù)；擴(kuò)展CPU插件通過插值算法將給定采樣率的采樣數(shù)據(jù)插值為不同于所述給定采樣率的輸出進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多采樣率輸出的合并單元，其特征在于，所述給定采樣率為256點(diǎn)/周波采樣，通過內(nèi)部計(jì)算每15分鐘輸出I次，提供給電能計(jì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，滿足計(jì)量精度、諧波準(zhǔn)確度及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多采樣率輸出的合并單元，其特征在于，擴(kuò)展CPU插件提供80點(diǎn)/周波輸出，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給保護(hù)裝置、PMU、故障錄波設(shè)備。擴(kuò)展CPU插件通過內(nèi)部計(jì)算，以MMS報(bào)文實(shí)現(xiàn)基波正序穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的上送，上送頻率為I次/秒，提供給調(diào)度主站進(jìn)行電力系統(tǒng)分析計(jì)算。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK104503298SQ201410688285
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】李峰, 姜帥, 梁經(jīng)宛, 劉永欣, 牛強(qiáng), 陶永健, 李棟, 席亞克, 王雷濤, 張侖山, 趙應(yīng)兵, 閆志輝, 杜軍, 唐宇, 趙寶 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司