一种配电终端采样相位同步方法及装置制造方法及图纸

一种配电终端采样相位同步方法及装置，通过定时计算本地采样数据的相角和周波长度，并且两侧装置定时互传相角和周波长度数据。使用乒乓法或历史相位同步的数据，找到本侧中和对侧接近的一次相角数据。之后使用两侧的相角和周波长度数据，计算精确的同步参数。最终使用同步参数，实现两侧采样数据的同步。实现了一种不依赖外部对时源的前提下，5G网络下配电终端实现采样相位同步的方法。提高了配电网的可靠性，并且该方法通信流量开销极小，也不需另行配置外部对时源装置，节约了建设和使用成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种配电终端采样相位同步方法及装置


[0001]本专利技术属于配网继电保护领域，更具体地，属于一种配电终端采样相位同步方法及装置。

技术介绍

[0002]DTU(配电终端装置Distribution Terminal Unit)是配电网中的重要设备之一，用于实现对电网中一次量的数据采集与计算。由于DTU传统过流保护原理存在整定复杂、停电范围大、延迟长、易越级跳闸等弊端，因此当前DTU装置在设计中增加差动保护原理，以便更准确地定位并快速隔离故障点。
[0003]差动保护原理的实现，需要配电网中相邻的DTU设备，实现互相传递采样数据，以及同步两端采样数据这两项功能。在配电网中，一般不配置专用的差动保护光纤通道，为避免在配电网沿线大量建设光纤通信网络，当前DTU设备在设计时选择使用5G无线网络实现互传采样数据的功能。
[0004]5G无线网络存在通信延时大、延时不固定等特性，当前业内在使用5G网络实现DTU差动保护功能时，一般需要依赖外接对时源提供的时钟信号，基于统一的时钟信号设计同步方案。因此，如果外部对时源的信号出现异常，则DTU设备需要闭锁差动保护功能，防止误动。
[0005]因此，亟需一种配网DTU差动保护在5G网络上可用的不依赖外部对时源的采样同步方法。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种不依赖外部对时源的，5G网络下配电终端实现采样相位同步的方法及装置。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]一种配电终端采样相位同步方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1，定时计算本地配电终端装置采样数据的相角和周波长度，并获取时间戳；
[0010]步骤2，线路两侧配电终端装置定时互传相角和周波长度数据；
[0011]步骤3，确定本侧配电终端装置中和对侧配电终端装置最接近的一次相角数据；
[0012]步骤4，使用两侧的相角和周波长度数据，计算精确的同步参数；
[0013]步骤5，使用同步参数，实现两侧配电终端装置采样数据的同步。
[0014]优选地，步骤1中，具体包括根据采样数据计算得到的相角数据、一个周波的时长数据、表示当前数据时刻的时间戳。我国电网基准频率为50Hz，周期20ms，为保证两侧的相角数据不超过一个周波，在计算本地采样数据的相角时，考虑实际电网运行时可能存在频率偏移50Hz的情况，每5ms计算一次，一个周波计算4次。
[0015]所述周波长度数据，需保证当前电流或电压的模拟量，拥有一定的幅值，以确保抓取的周波是完整的，否则可能因小信号波形失真等原因，导致实际测量不足或超出一个周
波的时长，得到误差较大的结果。因电网频率在短时间内不会有较大变化，因此每次计算相角时，记录当前测量得到的近期一个周波的时长，作为当前时刻的周波长度数据，时长的测量使用内部晶振时钟，为解决测量误差，也可使用近期的连续数个周波的时长数据取平均值。
[0016]所述时间戳，需要根据装置内晶振时钟增加时间戳，时间戳的选取时刻，两侧装置需统一选择计算相角时使用的采样数据中某一个点的采样时刻，选取一个周波长度范围内最后一个采样点的时刻。
[0017]因5G等无线网络环境，平均的通信延时也可能存在几十毫秒到上百毫秒的情况，因此定时计算本地采样数据的相角和周波长度，需按现场实际通信延时情况，保留超过通信延时的数据量，使得后续可查找到可用的数据。
[0018]优选地，步骤2中，两侧配电终端装置定期计算并记录采样数据的相角和周波长度数据，并按照相同的设定的时间间隔将本侧最近一次采样的相角和周波长度数据发送给对侧配电终端装置。所述时间间隔为500ms。
[0019]优选地，步骤3中，由于两侧装置独立运行，因此两侧实际计算相角的时刻存在不相同的情况，因此在本步骤中，只要求本侧和对侧的相角数据，相角获取的时刻不超过一个周波(偏差小于正负半个周波)。
[0020]粗同步发送探针报文到对侧，并由对侧回复的方式测量链路的平均延时，使用探针报文的本侧发送时间戳T1、对侧接收时间戳T2、对侧发送时间戳T3、本侧接收时间戳T4，假设发送到对侧的通信时间等于对侧回复到本侧的通信时间，对当前网络的通信延时T进行估算。基于粗同步得到的通信延时T，当收到对侧的相角和周波长度数据后，推算对侧生成此数据的时间。
[0021]使用5G无线网络时，在使用粗同步实现相位同步后，可切换为使用历史的相位同步参数，实现对侧时间戳转换到本地时间戳的计算，并可考虑停止粗同步的报文，节约网络流量。
[0022]优选地，步骤4包括以下步骤：
[0023]步骤4.1，使用同一通道的两侧相角值进行比较，根据对侧相角和本侧相角，计算相角偏差：A
d
＝A
对侧
‑
A
本侧
；
[0024]步骤4.2，根据对侧一个周波的时长T
对侧
，和整个周波的角度A
c
＝2*π或360
°
(需匹配相角的单位)，按比例得出对侧采样时间戳的调整量：D
t
＝(A
d
/A
c
)*T
对侧
；
[0025]步骤4.3，根据对侧相角的时间戳，得到本侧相角时刻对应的对侧时间戳：t2＝t
对侧
‑
D
t
；
[0026]步骤4.4，根据本侧和对侧一个周波的时长，计算两侧晶振时间轴的比例：M＝T
本侧
/T
对侧
；
[0027]步骤4.5，记录t1＝t
本侧
和t2为同一时刻本地和对侧的时间戳，记录M为两侧时间轴比例参数，作为相位同步计算得出的同步参数。
[0028]优选地，步骤5中，使用步骤4得到的同步参数，将对侧采样时刻的时间戳换算为本地晶振时间轴上的时间戳，并使用差值重采样的方式，实现两侧采样数据的同步，时间戳换算方法为：根据对侧某采样时刻的时间戳t，转换得到对应时刻的本侧时间戳：t
转
＝t1+(t
‑
t2)*M。
[0029]一种配电终端采样相位同步装置，运行一种配电终端采样相位同步方法，其包括：相角和周波长度计算模块、报文定时发送模块、对侧报文接收模块、同步参数计算模块、采样同步模块；
[0030]所述相角和周波长度计算模块，用于根据当前的采样数据，定时计算相角和周波长度数据，并附带计算使用的采样数据中最新一个采样数据的采样时刻记录当前数据的时间戳；
[0031]所述报文定时发送模块，用于定时将当前最新的一次相角和周波长度数据，组帧发送到对侧装置；
[0032]所述对侧报文接收模块，用于接收对侧定时发送过来的相角和周波长度数据；
[0033]所述同步参数计算模块，用于使用本地和对侧的相角和周波长度数据，计算得到可用于采样同步的对侧时间戳转换参数；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，定时计算本地配电终端装置采样数据的相角和周波长度，并获取时间戳；步骤2，线路两侧配电终端装置定时互传相角和周波长度数据；步骤3，确定本侧配电终端装置中和对侧配电终端装置最接近的一次相角数据；步骤4，使用两侧的相角和周波长度数据，计算精确的同步参数；步骤5，使用同步参数，实现两侧配电终端装置采样数据的同步。2.根据权利要求1所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：步骤1中，在计算采样数据的相角时，每5ms计算一次，一个周波计算4次。3.根据权利要求1所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：步骤1中，所述周波长度数据，需保证当前电流或电压的模拟量拥有一定的幅值，以确保抓取的周波是完整的；每次计算相角时，记录当前测量得到的最近一个周波的时长，作为当前时刻的周波长度数据，时长的测量使用内部晶振时钟，或者使用连续数个周波的时长数据取平均值。4.根据权利要求1所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：在步骤1中，根据配电终端装置内晶振时钟增加时间戳，两侧配电终端装置统一选择计算相角时使用的采样数据中的某一个点的采样时刻作为时间戳的选取时刻。5.根据权利要求4所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：两侧配电终端装置统一选取一个周波长度范围内最后一个采样点的时刻作为时间戳的选取时刻。6.根据权利要求1所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：在步骤2中，两侧配电终端装置定期计算并记录采样数据的相角和周波长度数据，并按照相同的设定的时间间隔将本侧最近一次采样的相角和周波长度数据发送给对侧配电终端装置。7.根据权利要求6所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：所述时间间隔为500ms。8.根据权利要求1所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：步骤3中，本侧和对侧的相角数据，相角获取的时刻不超过一个周波。9.根据权利要求8所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：步骤3中，采用粗同步的方式确定本侧和对侧最接近的相角数据：发送探针报文到对侧，并由对侧回复的方式测量链路的平均延时，使用探针报文的本侧发送时间戳T1、对侧接收时间戳T2、对侧发送时间戳T3、本侧接收时间戳T4，假设发送到对侧的通信时间等于对侧回复到本侧的通信时间，对当前网络的通信延时T进行估算；基于粗同步得到的通信延时T，当收到对侧的相角和周波长度数据后，推算对侧生成此数据的时间。10.根据权利要求8所述的一种配电终端采样相位同步方法，其特征在于：步骤3中，也可使用历史相位同步数据确定本侧和对侧最接近的相角数据。11.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石景海，孙博，杨海池，肖远清，袁海涛，孙楠，张梦婷，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：