[發明專利]采用曼徹斯特編碼的電子式互感器數據同步處理方法

有效

• 申請號: 201010181828.3
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101984538A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 丁孝華;孫國城;趙景濤;侯明國;滕云;魯文;汪鶴;胡虎斌
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明專利公開了一種對采用曼徹斯特編碼的電子式互感器采集數據，進行高精度同步解碼處理的方法，主要應用于智能化變電站或數字化變電站中，屬于電力系統及其自動化領域。

背景技術

隨著國家進一步加快智能化電網的建設，智能化變電站中的電子式互感器由于其體積小、重量輕、動態范圍廣等優點，得到了快速的推廣和應用。與傳統的電磁式互感器相比，電子式互感器可采用IEC60044-7/8格式的網絡報文，直接輸出二次采樣值信號，供變電站內的保護、測控設備使用，這大大簡化了變電站大量布置的二次電纜設計。

但電子式互感器的應用也帶來了如何保證采集數據的精確同步問題。這對于數據同步性能要求特別高的領域尤為重要，如廣域同步相量測量裝置(PMU)、廣域保護等領域，其要求的數據同步性能要求達到1us。對分散使用的電子式互感器要獲取同步數據，IEC60044-7/8標準中規定了兩種方法：脈沖同步法和插值取樣法。其中脈沖同步法，由數據合并單元(MU)根據衛星同步時鐘信號發出同步采樣信號，通過光纖發送給電子式互感器進行同步采樣，可得到精確同步的采樣信號，但這種方法獲取的采集信號與同步時鐘信號密切相關，站內保護裝置的動作將嚴重依賴于衛星同步時鐘信號的穩定性，特別是目前衛星時鐘大多基于國外的GPS信號；插值取樣法，電子式互感器不需要同步采樣，其輸出信號到達數據合并單元后，由合并單元對數據插值再處理，這種方法中，插值采樣的方法將密切關系到輸出數據的同步及精度指標。

文獻一《電子式互感器數據同步的研究》(電力系統及其自動化學報2007年4月號第19卷第2期第108頁)披露了一種變電站中的電子式互感器中的數據同步方法，但文獻中提及的插值方法未能利用高精度的時間同步信號，對采集數據進行插值采樣，其獲取的同步數據在對采樣同步性要求特別高的場合，如同步相量測量裝置、光纖縱差等裝置，同步指標上很難達到技術要求。

文獻二《數字化保護測控裝置采樣值處理方法》(中國專利申請號：200810196354.2)中披露了一種對電子式互感器輸出的數據進行重采樣處理的方法，但文中未涉及如何對數據進行精確同步的辦法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：

1.對采用曼徹斯特編碼接口的電子式互感器輸出采樣數據進行快速高精度解碼。

2.產生兩組數據：一組與時間不相關的采樣數據，供變電站保護裝置等使用；另一組為對數據進行高精度的時間插值取樣得到的同步數據供PMU裝置等使用。

3.避免對電子式互感器采樣方式的改造，方便現場實際工程的實施。

為了實現上述目的，本發明專利按照下述的技術方案來實現：

采用曼徹斯特編碼的電子式互感器數據同步處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將采用光纖接口或電氣接口的電子式互感器輸出的基于曼徹斯特編碼的IEC60044-7/8報文接入現場可編程門陣列中；

2)利用現場可編程門陣列(FPGA)設計的解碼模塊對輸入的信號進行解碼，將串行數據轉為并行數據，將該并行數據輸出到對沒有同步精度要求的設備使用；

3)通過FPGA中的數據幀同步信號發生器模塊檢出某一幀報文起始時刻，在這一時刻發出數據幀同步脈沖；

4)利用FPGA中的時間計量模塊，計算外部輸入的秒脈沖信號與數據同步幀脈沖信號之間的時間差；

5)在CPU中，通過測量的時間差，對解碼獲得的并行數據進行插值計算，獲取與秒脈沖同步的采樣數據，按照IEC61850協議方式送出兩組數據。

前述的采用曼徹斯特編碼的電子式互感器數據同步處理方法，其特征在于：在所述步驟4)中，在對應秒脈沖時刻的采樣值在電子式互感器的采樣密度＞5KHZ情況下，通過線性插值的方式計算獲得，插值公式為：