基于采样中断事件实现采样值同步的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于采样中断事件实现采样值同步的方法，主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。该采样同步策略不依赖于外部对时，提高了装置的可靠性。

Method for realizing sampling value synchronization based on sampling interruption event

The invention discloses a sampling interrupt event for sample value synchronization method based on host according to a fixed sampling rate of their application required by the algorithm, the sampling interrupt time sending containing sampling sequence number sampling event message; sub machine receiving sampling event message, according to the time delay compensation technology to calculate the sampling time of the host application required by the algorithm, the linear interpolation resampling calculation in each sampling point to find a suitable buffer pool, get the corresponding time of sampling, and sent to the host containing the corresponding sampling message sequence number, host according to the sampling number sampling value of each sub machine and synchronous processing. The sampling synchronization strategy does not depend on external timing, thus improving the reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】
基于采样中断事件实现采样值同步的方法
本专利技术涉及一种基于采样中断事件实现采样值同步的方法，属于电力系统自动化领域。
技术介绍
目前智能变电站中，电力系统装置同步采样通过合并单元实现，合并单元装置接入外部时钟，其采样序号与外部时钟一致，测控等自动化装置通过采样序号进行采样同步，保护等装置可以通过序号或者根据采样的额定延时进行重采样同步。对于智能变电站，合并单元为固定频率输出，对于自动化等设备采样必须要求合并单元接入外部时钟，保护装置采用重采样进行同步时，对装置CPU处理能力要求也较高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于采样中断事件实现采样值同步的方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于采样中断事件实现采样值同步的方法，主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。各子机基于FPGA进行自主采样，采样时刻与外部无任何相位关系，采样数据及时刻存入FPGA采样缓冲池。主机和子机的连接方式采用HSR环网、星形网络和点对点直接连接中的一种。当主机采用HSR环网子机的连接时，采样事件报文每经过一个子机，该子机将采样事件报文在自身滞留的时间和上级传输的路径延时添加至采样事件报文的补偿延时时间中。定义子机接收到采样事件报文的时间为t1，上级传输的路径延时t2，接收到的采样事件报文中的补偿延时时间为t3，则主机应用算法所需的采样时刻t=t1-t2-t3。主机和子机的连接方式采用星形网络，星形网络采用带延时可测交换机进行组网，每级交换机对经过的采样事件报文计算转发滞留时间和路径传输时间，并将其累加至采样事件报文的补偿延时时间中，子机根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻。定义子机接收到采样事件报文的时间为t1，上级传输的路径延时t2，接收到的采样事件报文中的补偿延时时间为t3，则主机应用算法所需的采样时刻t=t1-t2-t3。主机和子机的连接方式采用点对点直接连接，补偿延时时间即为路径延时，子机根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻。定义子机接收到采样事件报文的时间为t1，主机、子机之间的路径延时t21，则主机应用算法所需的采样时刻t=t1-t21。本专利技术所达到的有益效果：1、采样同步策略不依赖于外部对时，提高了装置的可靠性；2、子机可同时适应不同采样率要求的主机，提高采集装置的通用性；3、主机通过采样序号同步，提升了软件计算处理性能，主机接入节点可大幅度提升；4、降低了对CPU处理性能要求。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为HSR环网结构图；图3为采样事件报文格式图；图4为发送乒乓报文示意图；图5为报文滞留示意图；图6为线性插值重采样计算得到采样值的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，基于采样中断事件实现采样值同步的方法，具体为：主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。上述主机和子机的连接方式采用HSR环网、星形网络和点对点直接连接中的一种。以下以如图2所示的HSR环网为例，实现采样值同步的方法具体如下：1、各子机基于FPGA进行高速（例如24Kbps，但不限于24Kbps）自主采样，采样时刻与外部无任何相位关系，采样数据及时刻存入FPGA采样缓冲池。2、主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻通过HSR环网发送内含采样序号的采样事件报文，具体采样事件报文的格式如图3所示。3、如图4、5和6所示，相邻子机通过发送乒乓报文进行路径传输延时测量，当采样事件报文每经过一个子机，该子机将采样事件报文在自身滞留的时间和上级传输的路径延时添加至采样事件报文的补偿延时时间中，同时该子机根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在FPGA采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，通过HSR环网向主机发送内含相应采样序号的采样报文。上述的滞留时间为采样事件报文从子机一端口进入，另一端口发送时刻之差。主机应用算法所需的采样时刻计算如下：定义子机接收到采样事件报文的时间为t1，上级传输的路径延时t2，接收到的采样事件报文中的补偿延时时间为t3，则主机应用算法所需的采样时刻t=t1-t2-t3。4、主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。采用点对点直接连接方式中，补偿延时时间即为路径延时，主机、子机通过发送乒乓报文进行路径延时测量，子机根据延时补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，t=t1-t21，t21为主机、子机之间的路径延时。星形网络采用带延时可测交换机进行组网，每级交换机对经过的采样事件报文计算转发滞留时间和传输路径延时，并将其累加至采样事件报文的补偿延时时间中，子机根据延时补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，t=t1-t2-t3。（在变电站中由于光纤较短，其路径传输时间较短且主机至各子机之间的路径传输时间相差不大，可认为对装置同步采样无影响，某些场合下路径延时可忽略不计。）上述方法采样同步策略不依赖于外部对时，提高了装置的可靠性；子机可同时适应不同采样率要求的主机，提高采集装置的通用性；主机通过采样序号同步，提升了软件计算处理性能，主机接入节点可大幅度提升，降低了对CPU处理性能要求。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。

【技术特征摘要】
1.基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时测量及补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。2.根据权利要求1所述的基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：各子机基于FPGA进行自主采样，采样时刻与外部无任何相位关系，采样数据及时刻存入FPGA采样缓冲池。3.根据权利要求1所述的基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：主机和子机的连接方式采用HSR环网、星形网络和点对点直接连接中的一种。4.根据权利要求3所述的基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：当主机采用HSR环网子机的连接时，采样事件报文每经过一个子机，该子机将采样事件报文在自身滞留的时间和上级传输的路径延时添加至采样事件报文的补偿延时时间中。5.根据权利要求4所述的基于采样中断事件实现采样值同步的方法，其特征在于：定义子机接收到采样事件报文的时间为t1，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉平，周华良，胡国，王凯，吴通华，夏雨，吴海，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32