專利名稱：數(shù)字化繼電保護(hù)裝置sv組網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)延時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能變電站中繼電 保護(hù)及自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種解決當(dāng)采樣值SV信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)造成的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不確定性問題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出SV經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后引起的實(shí)際延時(shí)方法。
背景技術(shù)：
從2008年國(guó)家電網(wǎng)公司進(jìn)行智能站試點(diǎn)以來，經(jīng)過了近4年的時(shí)間，完成了覆蓋全電壓等級(jí)(IlOkV 500kV)的智能站試點(diǎn)，變電站智能化工作已進(jìn)入到批量招標(biāo)階段，基本建立了一套較為完善的智能變電站體系。過程層網(wǎng)絡(luò)可傳輸SV(采樣數(shù)據(jù)值)報(bào)文，可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、獨(dú)立組網(wǎng)或與GOOSE共同組網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)報(bào)文傳輸。國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司相續(xù)出臺(tái)了一系列的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)過程層SV傳輸方式進(jìn)行了規(guī)范。對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)智能站，SV基本采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行傳輸；對(duì)于IlOkV電壓等級(jí)智能站，國(guó)網(wǎng)公司基本也規(guī)定采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳輸，但對(duì)于南方電網(wǎng)的一些省區(qū)數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范仍規(guī)定了 SV采用網(wǎng)絡(luò)傳輸。過程層SV組網(wǎng)形式有以下幾種:共享雙網(wǎng)(如圖1所示)、雙套獨(dú)立雙網(wǎng)(如圖2所示)或雙單網(wǎng)(如圖3所示)。SV不管采用何種組網(wǎng)方式，經(jīng)過了交換機(jī)后，造成SV的傳輸延時(shí)具有不確定性，主要因素有以下幾點(diǎn):(I)級(jí)聯(lián)的交換機(jī)數(shù)量不一樣導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)不一致，目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交換機(jī)級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)不能超過4級(jí)；(2)交換機(jī)故障導(dǎo)致的SV數(shù)據(jù)傳輸不確定；(3)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)異常增大，如:網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴導(dǎo)致的數(shù)據(jù)堵塞。鑒于上面幾點(diǎn)，IEC61850-9-2報(bào)文ASDU數(shù)據(jù)集中的“額定延遲時(shí)間”已不可信，不能再采用此值進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償。對(duì)于變壓器和母差保護(hù)來說，不確定的網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作速度變慢，不會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)，而對(duì)于線路光纖差動(dòng)保護(hù)來說涉及站間配合問題，如果兩側(cè)的延時(shí)不能真實(shí)反映實(shí)際情況，則會(huì)導(dǎo)致模擬量出現(xiàn)相角差，嚴(yán)重情況會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本申請(qǐng)公開了一種快速、準(zhǔn)確的方法，正確檢測(cè)每一個(gè)采樣點(diǎn)實(shí)際傳輸延時(shí)，進(jìn)行延時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。智能變電站中SV組網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)延時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述補(bǔ)償方法包括以下步驟:(I)當(dāng)合并單元MU收到光纖B碼或IEEE1588產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)PPS時(shí)，將輸出的IEC61850-9-2報(bào)文中的樣本計(jì)數(shù)器smpCnt置零；
(2)當(dāng)保護(hù)裝置收到光纖B碼或IEEE1588產(chǎn)生的PPS信號(hào)時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間TO ；(3)當(dāng)保護(hù)裝置收到樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為零的報(bào)文時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間T0’；(4)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為零的報(bào)文的實(shí)際傳輸延時(shí)為:T0’ -TO ；(5)對(duì)于合并單元MU發(fā)出的樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文的理論時(shí)間為:Tn=T0+nX 250us ；(6)當(dāng)保護(hù)裝置收到樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間Τη’；(7)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文的實(shí)際傳輸延時(shí)為:Tn’_Tn=Tn’ _(T0+nX250us)。(8)本側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的延時(shí)dTn_n’，還原該數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)的真實(shí)時(shí)標(biāo)，用于完成與對(duì)側(cè)常規(guī)保護(hù)的數(shù)據(jù)同步。本發(fā)明的另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是:克服了 SV數(shù)據(jù)經(jīng)交換機(jī)傳輸后造成的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的不確定性。利用光纖B碼信號(hào)或IEEE1588網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議，實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出SV數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后引起的實(shí)際延時(shí)。補(bǔ)償后的SV數(shù)據(jù)滿足 站間光纖差動(dòng)保護(hù)不同SV接入方式的配合需求，包括:(I) SV組網(wǎng)對(duì)SV組網(wǎng)；(2 ) SV組網(wǎng)對(duì)SV點(diǎn)對(duì)點(diǎn)；( 3 ) SV組網(wǎng)對(duì)常規(guī)采樣。從而可以滿足不同階段的智能變電站改造及新建智能變電站的應(yīng)用需求。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中過程層SV共享雙網(wǎng)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中過程層SV雙套獨(dú)立雙網(wǎng)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中過程層SV雙單網(wǎng)示意圖；圖4是本發(fā)明功能應(yīng)用連接示意圖；圖5是本發(fā)明對(duì)時(shí)系統(tǒng)示意圖；圖6是本發(fā)明B碼接入硬件處理示意圖；圖7是本發(fā)明時(shí)間傳遞及延時(shí)計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。附圖4是本發(fā)明功能應(yīng)用連接示意圖，圖中M、N為兩端均裝設(shè)CSC-103高壓線路保護(hù)裝置，保護(hù)與通信終端設(shè)備間采用光纜連接。保護(hù)側(cè)光端機(jī)裝在保護(hù)裝置的背板上。以N套為數(shù)字化采樣、M套為常規(guī)采樣為例說明，M套保護(hù)由于采樣為常規(guī)采樣方式，AD采樣為無延時(shí)的，而N套保護(hù)SV數(shù)據(jù)經(jīng)過MU及交換機(jī)后，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，因此必須采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)兩側(cè)數(shù)據(jù)同步。附圖5是本發(fā)明方法的對(duì)時(shí)系統(tǒng)示意圖，對(duì)時(shí)裝置從衛(wèi)星獲取GPS或北斗系統(tǒng)的對(duì)時(shí)信息，并以光纖B碼的方式輸出到保護(hù)裝置，保證全站的間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置及過程層設(shè)備之間的同步性。
附圖6是本發(fā)明光纖B碼接入保護(hù)裝置的硬件模塊示意圖，光纖B碼接入保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)包括以太網(wǎng)物理接口 PHY、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、SV插件、用于方向控制的485芯片，請(qǐng)發(fā)明人寫明以上元件之間的連接關(guān)系和功能關(guān)系，寫明通過該硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)B碼接入的工作過程。本硬件模塊實(shí)現(xiàn)了 IRIGB碼接收、解析、對(duì)時(shí)功能以及秒脈沖信號(hào)PPS中斷控制，B碼接入保護(hù)裝置的硬件模塊的主要步驟如下:以太網(wǎng)物理層接口 PHY，實(shí)現(xiàn)B碼信號(hào)的接入及秒脈沖信號(hào)PPS的控制功能，以太網(wǎng)物理層接口 PHY給B碼信號(hào)打上時(shí)戳信息后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給SV插件。可編程邏輯門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層功能，完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收發(fā)及對(duì)秒脈沖信號(hào)PPS輸出的方向控制。SV插件 完成B碼信號(hào)的解碼及邏輯處理，將B碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為絕對(duì)時(shí)間信息:年月日時(shí)分秒，并獲取B碼秒沿并通過以太網(wǎng)物理接口 PHY輸出PPS秒脈沖。SV插件收到PPS脈沖信號(hào)時(shí)，獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)標(biāo)T0，圖3中的時(shí)間傳遞均以此時(shí)間為基礎(chǔ)。附圖7是本發(fā)明時(shí)間傳遞及延時(shí)計(jì)算示意圖，以樣本計(jì)數(shù)器SampCnt=0、SampCnt=I為例推算實(shí)際網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。(I)TO:裝置收到PPS中斷時(shí)時(shí)標(biāo)；(2) T0’:裝置收到SampCnt=O的報(bào)文的時(shí)標(biāo)；(3) Tl:裝置折算的SampCnt=I的報(bào)文的理論時(shí)標(biāo)，Tl=T0+l*250us ；(4) Tl’:裝置收到采樣計(jì)數(shù)器SampCnt=I的報(bào)文的時(shí)標(biāo)；(5) SampCnt=O 的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)為:dT0_0’ =TO’ - TO ；(6) SampCnt=I 的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)為:dTl-l’ =T1’ - Tl=Tlj - (T0+l*250us)；(7) SampCnt=n 的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)為:dTn_n’ =Tn’ - Τη=Τη’ - (T0+n*250us)；(8)以圖4為例，N側(cè)數(shù)字化采樣保護(hù)，通過樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的延時(shí)dTn_n’，還原該數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)的真實(shí)時(shí)標(biāo)，用于完成與M側(cè)常規(guī)保護(hù)的數(shù)據(jù)同步。
權(quán)利要求
1.智能變電站中SV組網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)延時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于，所述補(bǔ)償方法包括以下步驟: (1)當(dāng)合并單元MU收到光纖B碼或IEEE1588產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)PPS時(shí)，將輸出的IEC61850-9-2報(bào)文中的樣本計(jì)數(shù)器smpCnt置零； (2)當(dāng)保護(hù)裝置收到光纖B碼或IEEE1588產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)PPS時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間TO ；(3)當(dāng)保護(hù)裝置收到樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為零的報(bào)文時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間TC’； (4)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為零的報(bào)文的實(shí)際傳輸延時(shí)為:T0’-TO ； (5)對(duì)于合并單元MU發(fā)出的樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文的理論時(shí)間為:Tn=T0+nX 250us ；(6)當(dāng)保護(hù)裝置收到樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文時(shí)，記錄本裝置系統(tǒng)時(shí)間Τη’； (7)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的報(bào)文的實(shí)際傳輸延時(shí)為: dTn-n’ =Tn ’ -Tn=Tn ’ -(T0+nX250us)。
(8)本側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)樣本計(jì)數(shù)器smpCnt為η的延時(shí)dTn_n’，還原該數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)的真實(shí)時(shí)標(biāo)，用于完成與對(duì)側(cè) 常規(guī)保護(hù)的數(shù)據(jù)同步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種精確計(jì)算SV網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的方法，克服了SV數(shù)據(jù)經(jīng)交換機(jī)傳輸后造成的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的不確定性。利用光纖B碼信號(hào)或IEEE1588網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的精確時(shí)鐘同步協(xié)議，實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出SV數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后引起的實(shí)際延時(shí)。補(bǔ)償后的SV數(shù)據(jù)滿足兩個(gè)變電站之間光纖差動(dòng)保護(hù)不同SV接入方式的配合需求，包括SV組網(wǎng)對(duì)SV組網(wǎng)、SV組網(wǎng)對(duì)SV點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、SV組網(wǎng)對(duì)常規(guī)采樣等多種組合，從而可以滿足不同階段的智能變電站改造及新建智能變電站的工程需求。
文檔編號(hào)H04B3/04GK103236916SQ201310169409
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者杜振華, 葉艷軍, 熊軍, 蘇黎明, 趙靖, 王志華, 金中華 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司