智能电网模拟量采集装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种智能电网模拟量采集装置、方法及系统，该智能电网模拟量采集装置包括电子式互感器、合并单元，所述电子式互感器包括电子式电流互感器、电子式电压互感器，所述合并单元包括母线合并单元、间隔合并单元。本发明专利技术的有益效果是在本发明专利技术中，通过将电子式互感器采集输出信号分为保护、测量、计量几类，同时提高整体采样速率，将合并单元的采样值报文输出端口分为多个，每个端口所包含的采样通道内容、整体采样速率可配置，保证了合并单元输出信号能够同时满足保护、测控、计量、电能质量等多个应用场合对采样数据的要求，而且实现了资源的共享，对于智能电网在各个领域的全面推广应用具备重要意义。

【技术实现步骤摘要】
智能电网模拟量采集装置、方法及系统
本专利技术涉及电能领域，尤其涉及智能电网模拟量采集装置、方法及系统。
技术介绍
智能电网模拟量采集方式相对传统而言，发生了根本性的变化。智能电网中，一次电压、电流模拟量通过电子式互感器就地采集变为数字量，再传输到合并单元，由合并单元进行同步处理与汇总后，再分发给保护、测控、计量、电能质量等间隔层设备。采用这种方式面临的一个问题是，不同应用下间隔层设备对采样值报文的要求并不同，例如保护设备要求采样值动态范围宽，频带范围窄，对采样率要求并不高（典型值为80点/周波），而电能质量设备要求采样率高（典型值为512点/周波），频带范围宽，动态响应范围要求不高。由于间隔层设备的不同要求，就需要电子式互感器及合并单元能够输出不同性能的采样值报文。目前电子式互感器及其合并单元的研制主要仍是针对保护领域，也有专门针对电能质量领域的合并单元。但是，这种应用领域的单一性造成了资源的浪费，也违背了智能电网数据共享的目标。因此，研究一种能够解决保护、测控、计量、电能质量等应用一体化的模拟量采集方法及其系统，对于智能电网的全面推广应用具备重要意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种智能电网模拟量采集装置。本专利技术提供了一种智能电网模拟量采集装置，包括电子式互感器、合并单元，所述电子式互感器包括电子式电流互感器、电子式电压互感器，所述合并单元包括母线合并单元、间隔合并单元，所述母线合并单元输入端与所述电子式电压互感器相连，所述母线合并单元输出端与所述间隔合并单元相连，所述母线合并单元用于接收所述电子式电压互感器的输出信号，组合各段母线电压采样值，输出给所述间隔合并单元；所述间隔合并单元与所述电子式电流互感器相连，所述间隔合并单元用于获取所述母线合并单元的电压采样信号、以及所述电子式电流互感器输出的电流采样值，且所述间隔合并单元用于将电压电流统一合并后输出给间隔层设备。作为本专利技术的进一步改进，所述母线合并单元完成电压并列功能，所述间隔合并单元完成电压切换功能，所述母线合并单元完成常规的电压合并与处理功能，所述母线合并单元将各路电压采集信号进行同步处理后组帧转发给所述间隔合并单元；所述电子式电流互感器包括传感单元、采集单元、保护模块、测量模块、计算模块，所述传感单元包括罗氏线圈、LPCT线圈，所述罗氏线圈与所述保护模块相连，所述LPCT线圈分别与所述测量模块和所述计算模块相连。本专利技术还提供了一种使用所述智能电网模拟量采集装置进行的通道和采样率配置方法，所述间隔合并单元执行如下步骤：A.配置初始化，通过解析SCL配置文件，获取每个MSVCB对应的通道内容，以及采样速率；B.采样数据读取与打时标，实时侦听间隔合并单元所连接的电子式电流互感器采样信号、以及所级联的母线合并单元发过来的电压采样信号，记录采样数据值并打上数据接收时刻时标；C.数据缓存与队列管理，采用循环缓存方式按顺序记录每个采样信息，每个信息包括采样值及其时标，缓存区长度根据采样率与角差补偿范围确定；D.采样跟踪，根据实际采样率对缓存队列进行跟踪、以获取所需要采样率的数据；E.同步插值，使用采样跟踪信号获取当前发送报文时刻的采样值，保证不同通道采样同步；F.编码组帧，按照IEC61850-9-2协议格式要求，根据MSVCB对应数据集内容，选取对应通道插值计算后的数据进行编码组帧，然后发送出去。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤A中，定义配置内容的格式，配置内容通过符合IEC61850-6标准的SCL配置文件来描述，并使用符合IEC61850-7标准的方式建模，其配置与建模方式包括：每一个输入的电子式互感器采样信号通过单独的逻辑节点来建模，保护、测量、计量三相电流分别建模TCTR1～TCTR3、TCTR4～TCTR6、TCTR7～TCTR9，保护、测量三相电压分别建模TVTR1～TVTR3、TVTR4～TVTR6；每一个多播采样值控制块（MSVCB）对应合并单元的一个采样值报文输出端口，控制块名依次为MSVCB01～MSVCB08，每个控制块引用一个数据集，数据集包含了对应采样值发送报文所包含的采样通道内容，数据集名称依次为PhsMeas1～PhsMeas8；通过配置数据集内容来实现通道可配置，配置方法是将对应逻辑节点数据放置到数据集下；通过配置MSVCB属性smpRate来更改对应端口的采样率，采样率不能连续配置，只能选取几种典型的速率，包括80、200、256、400、512点/周波。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤D中，包括如下步骤：D1.生成基准时钟，通过PLL电路的倍频产生标准的基准时钟信号，基准时钟频率为100MHz；D2.根据采样率分频，采样率配置范围为80、200、256、400、512点/周波，对应的时钟频率依次为4kHz、10kHz、12.8kHz、20kHz、25.6kHz；D3.时钟补偿，对于不是整数倍分频的时钟频率，采用动态补偿方法进行修补。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤E中，包括如下步骤：E1.计算插值粗略位置，通过角差补偿值进行计算，角差补偿的目的是消除采样固有延迟的影响，包括电子式电流互感器固有延迟、以及经母线合并单元处理后的固有延迟；E2.提取缓存数据，根据计算的插值粗略位置，从循环缓存中提取对应数据，无数据时应取上一次采样数据代替，数据过多时应取采样跟踪间隔内最后一个采样值，提取出的数据同时包括数值与时标，设数据时标与采样跟踪信号之间的时间差为ΔT；E3.计算插值精确位置；E4.插值计算，根据提取的缓存数据，以及计算得到的插值精确位置，进行插值运算，计算出当前时刻采样值。本专利技术还提供了一种使用所述智能电网模拟量采集装置进行的通道和采样率配置系统，所述间隔合并单元包括：配置初始化模块：用于通过解析SCL配置文件，获取每个MSVCB对应的通道内容，以及采样速率；采样数据读取与打时标模块：用于实时侦听间隔合并单元所连接的电子式电流互感器采样信号、以及所级联的母线合并单元发过来的电压采样信号，记录采样数据值并打上数据接收时刻时标；数据缓存与队列管理模块：用于采用循环缓存方式按顺序记录每个采样信息，每个信息包括采样值及其时标，缓存区长度根据采样率与角差补偿范围确定；采样跟踪模块：用于根据实际采样率对缓存队列进行跟踪、以获取所需要采样率的数据；同步插值模块：用于使用采样跟踪信号获取当前发送报文时刻的采样值，保证不同通道采样同步；编码组帧模块：用于按照IEC61850-9-2协议格式要求，根据MSVCB对应数据集内容，选取对应通道插值计算后的数据进行编码组帧，然后发送出去。作为本专利技术的进一步改进，在所述配置初始化模块中，定义配置内容的格式，配置内容通过符合IEC61850-6标准的SCL配置文件来描述，并使用符合IEC61850-7标准的方式建模，其配置与建模方式包括：每一个输入的电子式互感器采样信号通过单独的逻辑节点来建模，保护、测量、计量三相电流分别建模TCTR1～TCTR3、TCTR4～TCTR6、TCTR7～TCTR9，保护、测量三相电压分别建模TVTR1～TVTR3、TVTR4～TVTR6；每一个多播采样值控制块（MSVCB）对应合并单元的一个采样值报文输出端口，控制块名依次为M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网模拟量采集装置，其特征在于：包括电子式互感器、合并单元，所述电子式互感器包括电子式电流互感器、电子式电压互感器，所述合并单元包括母线合并单元、间隔合并单元，所述母线合并单元输入端与所述电子式电压互感器相连，所述母线合并单元输出端与所述间隔合并单元相连，所述母线合并单元用于接收所述电子式电压互感器的输出信号，组合各段母线电压采样值，输出给所述间隔合并单元；所述间隔合并单元与所述电子式电流互感器相连，所述间隔合并单元用于获取所述母线合并单元的电压采样信号、以及所述电子式电流互感器输出的电流采样值，且所述间隔合并单元用于将电压电流统一合并后输出给间隔层设备。

【技术特征摘要】
1.一种使用智能电网模拟量采集装置进行的通道和采样率配置方法，所述智能电网模拟量采集装置包括电子式互感器、合并单元，所述电子式互感器包括电子式电流互感器、电子式电压互感器，所述合并单元包括母线合并单元、间隔合并单元，所述母线合并单元输入端与所述电子式电压互感器相连，所述母线合并单元输出端与所述间隔合并单元相连，所述母线合并单元用于接收所述电子式电压互感器的输出信号，组合各段母线电压采样值，输出给所述间隔合并单元；所述间隔合并单元与所述电子式电流互感器相连，所述间隔合并单元用于获取所述母线合并单元的电压采样信号、以及所述电子式电流互感器输出的电流采样值，且所述间隔合并单元用于将电压电流统一合并后输出给间隔层设备，其特征在于，所述间隔合并单元执行如下步骤：A.配置初始化，通过解析SCL配置文件，获取每个MSVCB对应的通道内容，以及采样速率；B.采样数据读取与打时标，实时侦听间隔合并单元所连接的电子式电流互感器采样信号、以及所级联的母线合并单元发过来的电压采样信号，记录采样数据值并打上数据接收时刻时标；C.数据缓存与队列管理，采用循环缓存方式按顺序记录每个采样信息，每个信息包括采样值及其时标，缓存区长度根据采样率与角差补偿范围确定；D.采样跟踪，根据实际采样率对缓存队列进行跟踪、以获取所需要采样率的数据；E.同步插值，使用采样跟踪信号获取当前发送报文时刻的采样值，保证不同通道采样同步；F.编码组帧，按照IEC61850-9-2协议格式要求，根据MSVCB对应数据集内容，选取对应通道插值计算后的数据进行编码组帧，然后发送出去；在所述步骤E中，包括如下步骤：E1.计算插值粗略位置，通过角差补偿值进行计算，角差补偿的目的是消除采样固有延迟的影响，包括电子式电流互感器固有延迟、以及经母线合并单元处理后的固有延迟；E2.提取缓存数据，根据计算的插值粗略位置，从循环缓存中提取对应数据，无数据时应取上一次采样数据代替，数据过多时应取采样跟踪间隔内最后一个采样值，提取出的数据同时包括数值与时标，设数据时标与采样跟踪信号之间的时间差为ΔT；E3.计算插值精确位置；E4.插值计算，根据提取的缓存数据，以及计算得到的插值精确位置，进行插值运算，计算出当前时刻采样值。2.根据权利要求1所述的通道和采样率配置方法，其特征在于，在所述步骤A中，定义配置内容的格式，配置内容通过符合IEC61850-6标准的SCL配置文件来描述，并使用符合IEC61850-7标准的方式建模，其配置与建模方式包括：每一个输入的电子式互感器采样信号通过单独的逻辑节点来建模，保护、测量、计量三相电流分别建模TCTR1~TCTR3、TCTR4~TCTR6、TCTR7~TCTR9，保护、测量三相电压分别建模TVTR1~TVTR3、TVTR4~TVTR6；每一个多播采样值控制块（MSVCB）对应合并单元的一个采样值报文输出端口，控制块名依次为MSVCB01~MSVCB08，每个控制块引用一个数据集，数据集包含了对应采样值发送报文所包含的采样通道内容，数据集名称依次为PhsMeas1~PhsMeas8；通过配置数据集内容来实现通道可配置，配置方法是将对应逻辑节点数据放置到数据集下；通过配置MSVCB属性smpRate来更改对应端口的采样率，采样率不能连续配置，只能选取几种典型的速率，包括80、200、256、400和/或512点/周波。3.根据权利要求1所述的通道和采样率配置方法，其特征在于，在所述步骤D中，包括如下步骤：D1.生成基准时钟，通过PLL电路的倍频产生标准的基准时钟信号，基准时钟频率为100MHz；D2.根据采样率分频，采样率配置范围为80、200、256、400和/或512点/周波，对应的时钟频率依次为4kHz、10kHz、12.8kHz、20kHz和/或25.6kHz；D3.时钟补偿，对于不是整数倍分频的时钟频率，采用动态补偿方法进行修补。4.根据权利要求1所述的通道和采样率配置方法，其特征在于，在智能电网模拟量采集装置中，所述母线合并单元完成电压并列功能，所述间隔合并单元完成电压切换功能，所述母线合并单元完成常规的电压合并与处理功能，所述母线合并单元将各路电压采集信号进行同步处理后组帧转发给所述间隔合并单元；所述电子式电流互感器包括传感单元、采集单元、保护模块、测量模块、计算模块，所述传感单元包括罗氏线圈、LPCT线圈，所述罗氏线圈与所述保护模块相连，所述LPCT线圈分别与所述测量模块和所述计算模块相连。5.一种使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，夏洪超，林国梁，裴玉刚，李俊，吴国辉，赵琼银，肖沙，王闯，熊杰，常江，龙云星，袁锋刚，张涛，陶宇，武文兰，刘懿佳，彭婵，
申请(专利权)人：深圳市中电电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44