[發明專利]一種電能質量監測用合并單元及其同步采樣的方法

有效

• 申請號: 201310028595.7
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103116096A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 徐柏榆;王玲;盛超;梅桂華;陳曉科;鄧志;李玎;曾幼松;王新華;張濤;王昕;夏洪超;陶宇;林國梁
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;深圳市中電電力技術股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

1.一種電能質量監測用合并單元，其特征是：包括M1時鐘脈沖同步、M2采樣脈沖輸出、M3數據接收解碼、M4插值時刻計算、M5插值數據處理和M6流水線控制模塊，各模塊均采用現場可編程邏輯門整列實現；

所述M1時鐘脈沖同步模塊：接收外部GPS秒脈沖和IRIG-B對時脈沖，結合內部晶振信號，產生時間精度及最小刻度為100ns的系統統一時間信息并傳給M2采樣脈沖輸出模塊；GPS秒脈沖和IRIG-B對時脈沖采用同一個端口輸入，通過判斷信號的特征，自適應判斷外部對時脈沖的類型；當采用秒脈沖同步時，更新系統統一時間信息；當采用IRIG-B對時時，更新系統統一時間信息及整個日歷時間；同時，對同步脈沖信號的有效性進行檢驗：當采用秒脈沖同步時，檢驗連續兩個同步脈沖之間的間隔，間隔時間超出1s±50us時認為同步脈沖信號異常，丟棄該同步脈沖信號；當采用IRIG-B同步時，根據IRIG-B幀結構特點，檢驗時鐘序列是否符合標準，當出現任何一個幀錯誤時認為同步異常，丟棄該同步脈沖信號；

所述M2采樣脈沖輸出模塊：接收M1時鐘脈沖同步模塊信號，根據采樣率要求，發出高精度、等間隔、穩定可靠的采樣脈沖，控制遠端電子式互感器同步采樣；在發出采樣脈沖時，記錄當前系統統一時刻T0，并發出啟動信號給M3數據接收解碼模塊；

所述M3數據接收解碼模塊：當收到M2采樣脈沖輸出模塊啟動信號后，實時監視遠端電子式互感器傳過來的串行采樣數據；一旦發現有數據，則按照預先約定的通信協議格式進行解碼，將串行數據轉化為并行數據；在進行解碼時對數據進行奇偶校驗，如校驗不合格則認為數據無效，丟棄該數據；在接收到有效數據時，記錄當前系統統一時刻Tr；

所述M4插值時刻計算模塊：接收M3數據接收解碼模塊數據，根據所記錄的同步脈沖發出時刻與采樣數據接收時刻，自適應計算實際采樣時刻，從而計算出進行插值的時刻：每次收到數據后，計算從同步脈沖發出時刻T0到接收到采樣數據時刻Tr之間的時間差ΔT，在進行校準時記憶一個初始時間差ΔT0，每次執行采樣記錄當前時間差ΔT1，當|ΔT1-ΔT0|大于10us時，對實際插值時刻進行動態調整，將原插值時刻減去(ΔT1-ΔT0)/2；

所述M5插值數據處理模塊：接收M4插值時刻計算模塊數據，根據最近4次采樣結果以及所計算出的插值時刻，采用三階牛頓插值算法完成插值時刻采樣值計算功能；

所述M6流水線控制模塊：控制其余各模塊，將同步采樣分為三級，第一級為M1時鐘脈沖同步模塊、M2采樣脈沖輸出模塊，第二級為M3數據接收解碼模塊、M4插值時刻計算模塊，第三級為M5插值數據處理模塊；每一級之間使用數據緩存，前一級完成一次處理之后緩存本次結果數據供后一級進行數據處理，之后無需等待后一級處理完成，即可轉入本級的新一輪數據處理流程；

不同級之間的緩存數據及啟動條件如下：

1）第一級緩存數據包括時鐘同步模塊輸出的系統統一時間、以及采樣脈沖輸出模塊中的脈沖發出時刻；當發出采樣脈沖后，啟動第二級進行處理；

2）第二級緩存數據包括數據接收解碼模塊輸出的近4次采樣結果數據，以及插值時刻計算模塊輸出的本次插值時刻；當完成本次采樣數據解碼后，啟動第三級進行處理；

3）第三級緩存數據包括插值數據處理模塊輸出的插值運算結果，這些數據是本同步采樣系統輸出的最終數據，提供給外部模塊使用；當插值計算完成時，通知外部模塊讀取數據。