[發(fā)明專利]一種基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置及其測量方法

在審

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• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN109031036A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 喻永貴
• 申請（專利權）人: 喻永貴
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

1.一種基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，包括

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集電壓電流中壓模擬量并轉(zhuǎn)換為低壓信號，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片獲得獲得數(shù)字信號；

數(shù)據(jù)預處理單元，用于將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行預處理；

中央處理單元，用于對數(shù)據(jù)預處理單元預處理后的數(shù)字信號進行相關運算，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析機構將處理指令通過以太網(wǎng)發(fā)送給執(zhí)行單元；

時鐘同步單元，用于輸入同步信號，同步各單元的時鐘；

存儲單元，用于分類儲存經(jīng)中央處理單元進行相關運算后的數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括電壓傳感器、電流傳感器、濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述電壓傳感器與電流傳感器分別于濾波電路的輸入端連接，所述濾波電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入連接，所述濾波電路為明氏濾波電路，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片為8回路A/D轉(zhuǎn)換單元。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預處理單元包括超大規(guī)模邏輯電路FPGA和存儲芯片，所述超大規(guī)模邏輯電路FPGA用于A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行預處理，對每一組轉(zhuǎn)換結(jié)果打上時間戳并分類存儲至存儲芯片。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，所述中央處理單元為ADSPBF609，所述中央處理單元與數(shù)據(jù)預處理單元共享存儲單元。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，所述時間同步單元包括GPS模塊、北斗模塊、守時電路和站控時鐘同步系統(tǒng)B碼輸入電路，所述GPS模塊、北斗模塊、守時電路和站控時鐘同步系統(tǒng)B碼輸入電路均與中央處理單元相連接，所述GPS模塊和北斗模塊構成裝置雙時鐘源，所述站控時鐘同步系統(tǒng)B碼輸入電路作為第二時鐘源輸出時間信息至中央處理單元，所述守時電路為備用時鐘源和脈沖輸出源輸出同步脈沖至8回路A/D轉(zhuǎn)換單元。

6.根據(jù)權利要求4所述的基于IEC61850標準的同步相量線路保護裝置，其特征在于，中央處理單元外接兩片物理PHY芯片DP83640構成以太網(wǎng)接口，從而通過以太網(wǎng)分別與下行通訊數(shù)據(jù)和上行通訊數(shù)據(jù)相連接；所述中央處理單元外接有RS-232接口。

7.一種基于IEC61850標準的同步相量線路測量方法，其特征在于，步驟包括

S1、采集電壓/電流數(shù)據(jù)，采用正交函數(shù)組作為樣品函數(shù)，

S2、通過中央處理單元對采集的數(shù)據(jù)進行計算；

S3、對所有數(shù)據(jù)的測量計算后，系統(tǒng)對每一時刻的數(shù)據(jù)冠以時標，以IEC61850模式上傳到以太網(wǎng)，并分類存儲。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于IEC61850標準的同步相量線路測量方法，其特征在于，所述步驟S1中將采集的電壓/電流數(shù)據(jù)采用正交函數(shù)組作為樣品函數(shù)。

9.根據(jù)權利要求7所述的一種基于IEC61850標準的同步相量線路測量方法，其特征在于，所述步驟S2中計算：

首先，將這個正交樣品函數(shù)組與待分析的事變函數(shù)進行相應的積分變換，以求出與樣品函數(shù)頻率相同分量的實部和虛部的系數(shù)，進而可以求出待分析的時變函數(shù)中該頻率的分量的模值和相位；

然后，通過對于離散信號，首先利用工商計算某一電壓的實部和虛部的值，然后計算Unl和θ1；

最后，計算兩個電壓的功角之差既得所要求的功角；

其中步驟S2中公式為

其中：計算后所得數(shù)據(jù)包括：

A相電壓同步相量Ua/Фua、B相電壓同步相量Ub/Фub、C相電壓同步相量Uc/Фuc；

正序電壓同步相量U1/Фu1、A相電流同步相量Ia/Фia、B相電流同步相量Ib/Фib；

C相電流同步相量Ic/Фic、正序電流同步相量I1/Фi1、母線電壓間功角δ、開關量。

10.根據(jù)權利要求7所述的一種基于IEC61850標準的同步相量線路測量方法，其特征在于，所述步驟S2中計算：

首先，將這個正交樣品函數(shù)組與待分析的事變函數(shù)進行相應的積分變換，以求出與樣品函數(shù)頻率相同分量的實部和虛部的系數(shù)，進而可以求出待分析的時變函數(shù)中該頻率的分量的模值和相位；

然后，通過對于離散信號，首先利用工商計算某一電壓的實部和虛部的值，然后計算Unl和θ1；

最后，計算兩個電壓的功角之差既得所要求的功角；

其中步驟S2中公式為

其中：計算后所得數(shù)據(jù)包括：

機端A相電壓同步相量Ua/Фua、機端B相電壓同步相量Ub/Фub、機端C相電壓同步相量Uc/Фuc；

機端正序電壓同步相量U1/Фu1、機端A相電流同步相量Ia/Фia、機端B相電流同步相量Ib/Фib；

機端C相電流同步相量Ic/Фic、機端正序電流同步相量I1/Фi1、內(nèi)電勢同步相量ε/Ф(ε)、發(fā)電機功角δ、開關量。