用于智能電網(wǎng)傳感裝置的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于智能電網(wǎng)傳感裝置的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)家電網(wǎng)公司已提出全面建設(shè)智能配電系統(tǒng)的三大目標(biāo):安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、靈活互動(dòng)。為了滿足用戶對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量及優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求，滿足分布式電源、集中與分布式儲(chǔ)能的無(wú)擾接入，未來(lái)電網(wǎng)中傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)運(yùn)行模式和管理方法亟待改善；智能配電網(wǎng)絡(luò)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基石，堅(jiān)強(qiáng)在特高壓，智能在配電網(wǎng)。
[0003]35kV及以下配電網(wǎng)按中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行，其主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相瞬間接地故障時(shí)，可以自行熄滅電弧；發(fā)生單相永久接地時(shí)，負(fù)荷可以不必立即停電，因此國(guó)內(nèi)35kV及以下配電網(wǎng)大部分都采用這種接地方式。
[0004]但它的缺點(diǎn)是發(fā)生單相永久接地故障時(shí)，很難確認(rèn)是哪一條線路故障。因故障會(huì)引起非接地相電壓的升高，而且間歇性弧光接地可能引起電弧過(guò)電壓，對(duì)系統(tǒng)絕緣有威脅，較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能會(huì)引起接地絕緣擊穿發(fā)生相間故障。因此需盡快確定故障線路，排除故障。
[0005]傳統(tǒng)的故障選線和定位采用單端電氣量的方法，原理過(guò)于簡(jiǎn)單，同時(shí)也不適合雙端電源供電線路。
[0006]智能電網(wǎng)傳感裝置主要應(yīng)用于35kV及以下配電系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集和基于全域信息的故障分析和定位功能。而各個(gè)智能電網(wǎng)傳感裝置的數(shù)據(jù)采集要做到精確同步，才能采用全域分析的方法來(lái)完成故障選線和定位。目前市場(chǎng)上還未出現(xiàn)可以使得各個(gè)智能電網(wǎng)傳感裝置的數(shù)據(jù)采集精確同步的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于智能電網(wǎng)傳感裝置的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置，以保證智能電網(wǎng)中各點(diǎn)安裝的傳感裝置的采樣數(shù)據(jù)精確同步，從而方便采用全域分析的方法來(lái)完成故障選線和定位。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
用于智能電網(wǎng)傳感裝置的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置，它包括:
中央處理器，用于通過(guò)控制高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線電流的實(shí)時(shí)采樣，然后緩存在采樣數(shù)據(jù)緩沖器中，且根據(jù)采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器采樣數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)計(jì)算出連續(xù)兩個(gè)秒脈沖信號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)的采樣誤差；
采樣數(shù)據(jù)緩沖器，用于保存來(lái)自高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)；
采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)全球定位系統(tǒng)的連續(xù)兩個(gè)秒脈沖信號(hào)的間隔內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)； 高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將中央處理器計(jì)算出來(lái)的采樣誤差轉(zhuǎn)換成一個(gè)起始位置標(biāo)志，從而控制采樣數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)據(jù)讀取指針，實(shí)現(xiàn)高精度采樣數(shù)據(jù)的精確同步；
全球定位系統(tǒng)，用于輸出一秒脈沖信號(hào)，該秒脈沖信號(hào)輸入到采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器作為采樣計(jì)數(shù)基準(zhǔn)；以及
晶體振蕩器，用于給采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、采樣數(shù)據(jù)緩沖器和中央處理器提供高精度的工作時(shí)鐘。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述采樣數(shù)據(jù)緩沖器與高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、晶體振蕩器、中央處理器、采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器連接，所述采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器還與全球定位系統(tǒng)連接、中央處理器連接，所述中央處理器還與晶體振蕩器連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述連續(xù)兩個(gè)秒脈沖信號(hào)時(shí)間間隔為1S。
[0011]進(jìn)一步地，所述中央處理器采用32位低功耗處理器。
[0012]作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了用于智能電網(wǎng)傳感裝置的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步方法，其包括如下步驟:
(1)對(duì)上述的裝置通電后，中央處理器等待全球定位系統(tǒng)的秒脈沖信號(hào)到來(lái)；
(2)中央處理器收到全球定位系統(tǒng)的秒脈沖信號(hào)后，讀取采樣計(jì)數(shù)器數(shù)值，并將采樣計(jì)數(shù)器清零重計(jì)；
(3)用讀取的采樣計(jì)數(shù)器數(shù)值減去理論采樣數(shù)，即得到當(dāng)前I秒的采樣誤差；
(4)根據(jù)當(dāng)前的采樣誤差，調(diào)整采樣數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)據(jù)讀取起始位置，使得之后的采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器的采樣與全球定位器秒脈沖信號(hào)同步；
(5)中央處理器等待下一個(gè)全球定位系統(tǒng)的秒脈沖信號(hào)，然后重復(fù)步驟2)至4)。
[0013]作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述步驟4)中采樣數(shù)據(jù)緩沖器中的采樣數(shù)據(jù)以N個(gè)為一組存放在中央處理器中，所述N等于采樣速率的數(shù)值除以50。
[0014]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)為:
本發(fā)明利用全球定位系統(tǒng)(GPS)的秒脈沖信息，對(duì)本地高速采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性的定時(shí)調(diào)整，從而保證智能電網(wǎng)中各點(diǎn)安裝的傳感裝置的采樣數(shù)據(jù)精確同步，在此基礎(chǔ)上可以采用全域判定算法完成智能電網(wǎng)的故障選線和定位。其主要解決了配電網(wǎng)線路各點(diǎn)電流的采樣精確同步問(wèn)題。還解決了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)自動(dòng)選線問(wèn)題，也能實(shí)現(xiàn)快速定位；同時(shí)針對(duì)兩相短路和三相短路及其他類型的故障同樣有效。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步方法的流程圖。
[0017]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步實(shí)現(xiàn)方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更為具體的描述。
[0019]如圖1所示，本實(shí)施例的高精度測(cè)量數(shù)據(jù)采樣同步裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中，100為晶體振蕩器。晶體振蕩器100給采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器101、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器102、采樣數(shù)據(jù)緩沖器103和中央處理器104提供高精度的工作時(shí)鐘。
[0020]101為采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器。該采樣數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)全球定位系統(tǒng)105的連續(xù)兩個(gè)秒脈沖信號(hào)的間隔內(nèi)(I秒鐘)的采樣數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，中央處理器104根據(jù)該采樣數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)計(jì)算出這段時(shí)間間隔內(nèi)的采樣誤差。而當(dāng)每次全球定位系統(tǒng)105的秒脈沖信號(hào)到來(lái)的時(shí)候，該計(jì)數(shù)器就會(huì)自動(dòng)清零。
[0021]102為高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一個(gè)10位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，工作在晶體振蕩器100提供的時(shí)鐘頻率上，