基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，其依据交流模拟量信号与通信物理层交流采样值数字信号的实时响应特性并结合时间同步信号，检测交流信号模数转换设备的交流时间同步采样值输出时刻时间偏差的方法。本发明专利技术检测方法，基于时间同步信号输入、交流信号输入、通信物理层数字信号输出等之间的物理关系，通过数字信号携带的交流采样值信息，测算交流时间同步采样值信号输出时刻的时间偏差，可判断交流信号模数转换设备的交流采样行为与时间同步信号的物理一致性。本发明专利技术符合量值传递的原则、具有物理可展示特点，利于交流采样数据共享技术应用及其标准化发展，利于电力系统广域实时监控与智能化能力的进一步提升和促进新型交流测量设备的社会化应用。

Time synchronization detection method for sampling value signal based on real-time response of AC analog to digital conversion

The present invention provides an AC ADC sampling value of real-time response time synchronization signal detection method based on the basis of real-time response characteristics of AC analog signal and communication physical layer AC sampling value of digital signals based on time synchronization signal, the output value method time deviation of the synchronous sampling of AC signal detection of the analog to digital conversion equipment exchange time. The detecting method of the invention, the physical relationship between the synchronous signal input, AC signal input, digital communication physical layer signal output based on the digital signal carried by the AC sampling value of information, value of time deviation signal output time synchronous sampling measurement of AC time can determine the physical consistency of the AC signal conversion equipment of AC sampling behavior with time synchronization signal. The invention conforms to the principle of value transfer, with physical display characteristics for AC sampling data sharing technology application and standardization of development, to further enhance the power system wide area real-time monitoring and intelligent ability and promote the new type of AC measurement equipment used should be socialized.

【技术实现步骤摘要】
基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法
本专利技术涉及电力设备检测方法，具体是一种基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，其基于交流模拟量信号、时间同步信号与实时响应的通信物理层数字信号及其交流采样值信息，测算交流信号模数转换设备的交流时间同步采样值信号输出时刻正确性。
技术介绍
本申请是基于另案授权的“基于物理层采样值的交流模数转换设备实时响应检测方法ZL201410144300.7”(以下简称“另案授权”)，提出的一种检测交流信号模数转换设备的交流时间同步采样值信号输出时刻时间偏差的方法。电网调控主站监控广域电力潮流的交流电压量、电流量等基础数据，大都源于子站(变电站、电厂)对一次设备运行状态的量测。电力系统可采取广域、区域时间同步的方式，通过域内交流测量设备信号采样行为时刻一致的方法，使主站、子站能够感知其域内不同一次设备在同一时间断面的交流运行状态，实现不同交流测量通道之间的同步测量运算。目前，智能变电站(简称智能站)已成为电网输变电环节的重要组成部分，大量应用了模拟量合并单元、A/D采集器等交流信号模数转换设备(简称，模数设备)，通过交流信号实时采样的方式转换为交流采样信息，并通过数据通信传送至数字化测量IED(intelligentelectronicdevice)设备(如，间隔层的测控装置、同步相量测量装置等)实现交流量测量。模数设备，既是智能站交流测量功能的过程层IED，也可以视同传统变电站微机化交流测量设备的交流信号转换接口部件；主要作用之一，是实现一次设备物理交流状态与物理时间参量的关联。基于数字信号处理理论，一个稳定的模数设备，由交流信号采样至采样值输出时刻的迟延时间也应该稳定。即，如果模数设备可以1PPM、1PPS时间同步信号为采样交流信号的采样时刻时间基准，并以确定的频率进行交流信号采样，则可通过模数设备交流采样信息的输出时刻，判断该信息的交流信号采样时刻及其时间值。由此，可将模数设备在1PPS上升沿时刻采样交流信号的行为，称为“交流时间同步采样”；可将模数设备输出的时间同步采样的交流采样信息，称为“交流时间同步采样值”。故而，模数设备在现场实现交流信号时间同步采样的基础，可以是两类输入信号：一是交流量电信号，经互感器或传感器转换的一次设备交流实时运行状态的交流电压或电流信号；二是时间同步光信号或电信号，一般可为由站内时间同步设备每秒发送一次并可界定秒时间段的1PPS秒脉冲信号或IRIG-B编码信号。模数设备的交流信号时间同步采样，可以接收到的每个时间同步信号的起始上升沿为采样时间同步基准点(T)，并可在时间同步信号界定的秒时间段内按均匀的时间间隔分布其它采样时间点；可通过控制交流信号采样行为时刻，实现每秒T时刻和秒时域其它时间点的采样。模数设备一般将每次经内部A/D采样转换得到的交流信号瞬时状态数据，处理成为通信应用层的采样值(sampledvalue，SV)报文信息帧(SV帧)，再转换成通信物理层采样值光(或电)数字信号(SV信号)由通信端口输出。模数设备输出的SV信号携带的SV帧，大都包含了三类重要数据信息：一，帧序号信息(Num)，表述了交流信号采样时刻，模数设备一般将反映交流时间同步采样时刻(即T时刻)的交流瞬时状态的SV帧(即，交流时间同步采样值)的Num的数值置为0；二，交流瞬时测量信息(Val)，表述了采样时刻的交流信号瞬时幅值；三，迟延时间信息(Dly)，表述了交流信号采样时刻至相应SV信号输出时刻之间的时间差，模数设备一般将Dly的数值设置为已知常数(即Dly＝C，一般小于2ms)。本专利技术人在实现本专利技术的过程中经过研究发现：模数设备通信端口发送的SV帧信息，描述了由交流信号采样转换为SV信号之间的信号响应，反映了模数设备的交流信号、时间同步信号、SV信号等三者之间的物理关系，应与其所描述的模数设备的信号转换响应特性一致。其中，可将携带了交流时间同步采样值的SV信号，称为“交流时间同步采样值信号”；并且，由于实时完整输出的SV信号才能反应其描述的源端瞬时状态以及被有效应用，所以本申请中将SV信号输出结束时刻默认为其输出时刻。基于“另案授权”，通过实时捕获SV信号展示的模数设备由模拟量输入端口至通信输出端口的信号转换响应物理映射，提出的一种包括检测SV帧的迟延时间值Dly正确性的方法。若Dly信息描述的模数设备交流采样转换迟延特性正确，且该特性不因模数设备是否处于时间同步的工作模式而改变，则模数设备在时间同步工作方式下，Num描述的采样时间点的交流采样行为至相应SV信号输出的相对时间差，也应与Dly携带的信息相符。另外，基于“另案授权”，可得到模数设备由交流信号采样转换为SV光信号再经光电信号设备LE转换为SV电信号的模数转换迟延时间的修正测算值ΔtAD。模数设备，可通过将输出的SV帧的Dly的数值置为ΔtAD(即C＝ΔtAD)，并采用经光电转换设备EL引入的时间同步信号，通过使设备工作在时间同步模式，可针对交流信号实现交流时间同步采样。由此，可通过LE电信号端口捕获到由模数设备输出的携带有Num为0的SV帧的SV信号的输出时刻(T0)，测量出T0与所在秒T时刻的时间差ΔT；若忽略ΔT过程中LE和EL产生的信号转换迟延时间，则模数设备的交流时间同步采样值信号输出时刻偏差Δt，可约为ΔT与C的差值(即Δt≈ΔT–C＝T0–T–ΔtAD)。其中，由于LE和EL可能为信号类型与转换原理不同的光电转换设备，参照“另案授权”中关于某个光电转换设备的电信号端口之间经电/光转换、光纤连接和光/电转换的整体迟延时间值的测试方法，可分别测出LE、EL的整体迟延时间值，作为Δt测算的不确定性参考。本专利技术得到的Δt，基于“另案授权”得到模数设备的模数转换迟延特性，通过模数设备接入时间同步信号并以时间同步信号为检测参量，可用于判断模数设备交流时间同步采样行为的正确性；相较目前测试设备接入时间同步信号，通过CPU捕获通信应用层SV帧、内部定时器标记捕获时间并估算SV信号时刻的检验方式，具有更强的物理可展示性和可溯源性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于交流信号输入、时间同步信号输入、通信物理层数字信号及其交流采样值信息输出等之间的物理关系，检测交流信号模数转换设备的交流时间同步采样值信号输出时刻正确性的方法。该方法基于时间同步信号参量与能由专利技术专利“基于物理层采样值的交流模数转换设备实时响应检测方法ZL201410144300.7”得出的模数转换实时响应结果，采取交流模数转换设备引入时间同步信号并以时间同步信号为检测参量的方式，通过测算交流时间同步采样值信号输出时刻与时间同步信号时刻的时间差，可用于判断交流信号模数转换设备的交流时间同步采样行为与时间同步信号的物理一致性。一种基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，用到交流模数转换设备、标准交流信号源、示波器、标准时钟源、网络信号分析仪、第一光电转换器、第二光电转换器、第一光纤，第二光纤，标准交流信号源的交流信号输出口连接至交流模数转换设备的交流信号输入口，交流模数转换设备的光信号通信输出口经第二光纤连接至第一光电转换器的光信号通信输入口，第一光电转换器的电信号通信输出口连接至网络信号分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，其特征在于：用到交流模数转换设备(1)、标准交流信号源(2)、示波器(3)、标准时钟源(4)、网络信号分析仪(5)、第一光电转换器(6)、第二光电转换器(7)、第一光纤(8)，第二光纤(9)，标准交流信号源(2)的交流信号输出口(21)连接至交流模数转换设备(1)的交流信号输入口(11)，交流模数转换设备(1)的光信号通信输出口(12)经第二光纤(9)连接至第一光电转换器(6)的光信号通信输入口(61)，第一光电转换器(6)的电信号通信输出口(62)连接至网络信号分析仪(5)的电信号通信输入口(52)和示波器(3)的第二通道输入口(32)，网络信号分析仪(5)的标记脉冲信号输出口(53)连接至示波器(3)的第六通道输入口(36)，标准时钟源(4)的秒脉冲信号输出口(44)连接至示波器(3)的第四通道输入口(34)，标准时钟源(4)的分脉冲信号输出口(43)连接至示波器(3)的第五通道输入口(35)，标准时钟源(4)的IRIG‑B时间同步电信号输出口(42)连接至网络信号分析仪(5)的IRIG‑B时间同步电信号输入口(54)和第二光电转换器(7)的电信号通信输入口(73)，第二光电转换器(7)的光信号通信输出口(74)经第一光纤(8)连接至交流模数转换设备(1)的IRIG‑B时间同步光信号输入口(13)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，其特征在于：用到交流模数转换设备(1)、标准交流信号源(2)、示波器(3)、标准时钟源(4)、网络信号分析仪(5)、第一光电转换器(6)、第二光电转换器(7)、第一光纤(8)，第二光纤(9)，标准交流信号源(2)的交流信号输出口(21)连接至交流模数转换设备(1)的交流信号输入口(11)，交流模数转换设备(1)的光信号通信输出口(12)经第二光纤(9)连接至第一光电转换器(6)的光信号通信输入口(61)，第一光电转换器(6)的电信号通信输出口(62)连接至网络信号分析仪(5)的电信号通信输入口(52)和示波器(3)的第二通道输入口(32)，网络信号分析仪(5)的标记脉冲信号输出口(53)连接至示波器(3)的第六通道输入口(36)，标准时钟源(4)的秒脉冲信号输出口(44)连接至示波器(3)的第四通道输入口(34)，标准时钟源(4)的分脉冲信号输出口(43)连接至示波器(3)的第五通道输入口(35)，标准时钟源(4)的IRIG-B时间同步电信号输出口(42)连接至网络信号分析仪(5)的IRIG-B时间同步电信号输入口(54)和第二光电转换器(7)的电信号通信输入口(73)，第二光电转换器(7)的光信号通信输出口(74)经第一光纤(8)连接至交流模数转换设备(1)的IRIG-B时间同步光信号输入口(13)。2.如权利要求1所述的基于交流模数转换实时响应的采样值信号时间同步检测方法，其特征在于：所测试的交流模数转换设备的交流时间同步采样值信号输出结束时刻的时间偏差(Δt)，经过以下步骤检出：步骤101：在交流模数转换设备(1)的人机接口(15)，设置交流模数转换设备(1)的光信号通信输出口(12)发送的SV信号携带的SV帧信息的Dly的常数值(C)为已知的交流模数转换设备(1)的模数转换迟延时间的修正测算值“C＝ΔtAD＝Δt'AD+ΔtLE”，启动交流模数转换设备(1)的交流采样转换功能；步骤102：在标准交流信号源(2)的交流信号输出口(21)发出交流信号，检查交流模数转换设备(1)的人机接口(15)显示的交流采样转换状态正常；步骤103：在标准时钟源(4)的人机接口(45)设置，标准时钟源(4)为自守时工作模式，启动分脉冲信号输出口(43)和秒脉冲信号输出口(44)和IRIG-B时间同步电信号输出口(42)发送时间同步信号；步骤104：在交流模数转换设备(1)的人机接口(15)检查，交流模数转换设备(1)显示的交流采样时间同步状态正常、交流采样转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，黎恒烜，王军，刁志刚，文博，雷扬，张侃君，李鹏，王晋，宿磊，邹坤显，
申请(专利权)人：国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北荣创科技有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42