[實用新型]一種變電站信號采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020687780.9
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN201918803U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉;劉立斌;胡繼華;許燕兵;文濤;崔新友
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢烽火富華電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;G01R19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)變電站中采用的信號采集系統(tǒng)。

技術(shù)背景

合并單元是電子式互感器相關(guān)標準中新定義的一個物理單元，其主要功能是接收多個電子式互感器采集的電壓、電流信號，計算、處理并按照標準規(guī)定的格式發(fā)送給保護、測控等二次設(shè)備。合并單元由同步功能模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機交互模塊4部分組成。通常，合并單元與電壓、電流互感器相連，采集三相電壓、電流信號處理后給二次設(shè)備；但現(xiàn)在越來越多的變電站在改造或新建時，出于節(jié)省設(shè)備、降低成本等方面的考慮，希望只放置一組電壓互感器測試母線電壓，采集到的數(shù)據(jù)為各個合并單元之間共享。這種情況下，分布在不同間隔的合并單元必須得到正確的電壓信號采樣值，與電流互感器采集到的電流信號一起打包傳送，才能滿足二次設(shè)備的需要。另一方面，由于電壓、電流信號間的相位是影響計量、保護判斷的重要因素，保證裝置同步工作、信號同步采集也是裝置級聯(lián)需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實用新型提供一種能夠節(jié)省設(shè)備、降低成本的變變電站信號采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在外同步信號丟失時，也能確保電壓、電流數(shù)據(jù)的同步采集。

為此本實用新型采用如下的技術(shù)方案。

一種變電站信號采集系統(tǒng)，包括電壓互感器、分布在不同間隔的線路合并單元以及一個母線電壓合并單元，所述的母線電壓合并單元包括帶有FPGA的數(shù)據(jù)處理和控制模塊以及與其相連的同步功能模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機交互模塊，其中的數(shù)據(jù)處理和控制模塊與電壓互感器的輸出端相連，電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)由FPGA編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元，同步功能模塊產(chǎn)生的同步信號也經(jīng)由FPGA編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元。

本實用新型的有益效果是，通過合并單元間的有效級聯(lián)，實現(xiàn)電壓、電流等采集信號的復(fù)用，減少變電站一次設(shè)備，降低建站成本，在外同步信號丟失時，合并單元進入主從工作模式，主從同步方式保證電壓、電流信號同步采集；充分發(fā)揮了數(shù)字通信的優(yōu)勢，同時保證了變電站穩(wěn)定、可靠地運行。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

本實用新型借鑒了數(shù)字通信技術(shù)中網(wǎng)同步方法。多點間可靠通信和數(shù)據(jù)交換的前提是全網(wǎng)同步工作。網(wǎng)同步有兩種方法：一是各站時鐘的頻率、相位同步于6PS提供的標準時鐘，在允許范圍內(nèi)波動，則各站可視為相互同步；二是設(shè)置一個較穩(wěn)定的主時鐘，其它各站一律同步于主時鐘工作。另外，引入通信中常用的時分復(fù)用技術(shù)，不同時間段利用信道傳輸不同的內(nèi)容，以提高信道的利用率，也可以節(jié)省光纖等傳輸介質(zhì)。本實用新型利用電壓合并單元接收電壓互感器采集到的電壓信號，處理后以FT3格式傳輸至間隔合并單元，點對點傳輸充分保證了采樣值傳輸?shù)目煽啃约皩崟r性；間隔合并單元接收電流互感器采集到的信號，同時接收電壓合并單元傳輸?shù)碾妷褐担黄鸫虬鼈鹘o二次設(shè)備。

如果變電站內(nèi)有多個間隔，但只需安裝一套電壓互感器測試母線電壓，各間隔只需安裝電流互感器測試該點電流，電壓值可通過合并單元間的級聯(lián)方法獲得，節(jié)省了電壓互感器，且為二次保護、計量等設(shè)備提供了所需數(shù)據(jù)。

參見圖1，鑒于實時性的要求，合并單元級聯(lián)通過現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)。電壓合并單元將電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場可編程門陣列FPGA進行編碼、16位CRC校驗后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元，間隔合并單元再與電流信號采集值一起打包送給二次設(shè)備，充分保證其傳輸?shù)恼_性。外同步信號正常時，各裝置均從外同步信號中提取同步脈沖以校正采樣時刻。同時，電壓合并單元在發(fā)送電壓數(shù)據(jù)前的間隔時間發(fā)送自同步信號，一旦某個或某幾個合并單元接收不到外同步信號，立即進入主從同步模式工作。電壓合并單元與間隔合并單元間采用的相互同步為主、主從同步為輔的工作模式，保證電壓、電流數(shù)據(jù)的同步采集，避免了由于兩者異步工作，電壓數(shù)據(jù)傳到間隔合并單元還需進行差值等處理由于電壓合并單元發(fā)送同步信號間隔不大于采樣值間隔，因此在兩種同步方式切換時不會出現(xiàn)丟點現(xiàn)象。