[发明专利]基于物理层采样值的交流模数转换设备实时响应检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备检测方法，具体是一种基于通信物理层的交流采样值信号与信息，根据交流信号输入、采样值物理层信号输出以及采样值数据信息等三者之间的物理实时性与物理一致性，检测交流模数转换设备的实时转换迟延与暂态采样量测的方法。

背景技术

近年来，随着智能电子设备（intelligent electronic device，IED）技术能力提高，以及数据交换、网络通信技术的标准化应用，变电站实现了由微机化装置组成的综合自动化系统，向基于IEC61850数字化的变电站（以下简称，数字站）IED集成系统（以下简称，二次系统）的技术转变。

交流信号实时测量功能的正确性，是变电站设备与电网运行的基本安全保障。数字站交流信号实时测量功能，可由间隔层与过程层IED设备共同实现。工程实践中，数字站间隔层IED设备的测量、保护、故障分析等交流实时测量功能，易发生功率/差流偏差大、潮流计算不平衡等现象，影响一次设备和电网运行安全。而发生该类现象的间隔层IED设备，均具有综合多来源交流瞬时采样信号进行实时运算的共性特点。

数字站二次系统，可采用“三层IED设备、两层以太网络”的结构，分为站控层、间隔层、过程层的IED，各层IED设备之间分别组网连接，IED既可横向也可纵向交换数据；也可采用“三层IED设备共以太网络”的结构，既保留了上述优点也简化了系统设备的网络连接。其中，间隔层IED多为保护、安自、测控、故障记录等单元设备，过程层IED可为合并单元（merging unit，MU）、智能终端等单体（或一体化）设备，且MU可面向多个互感器进行交流合并采样。若以一次设备的间隔功能为整体（如，测控、保护等），则可将数字站二次系统相关间隔层、过程层IED划分成设备组，各设备组整体上类似于传统二次系统的间隔层设备（即，型式上可认为将传统间隔层IED，分为了间隔层的一次设备对象功能IED与过程层的一次设备接口IED）。

二次系统交流信号采样测量通道，由互感器一次侧至间隔层IED，可按电磁互感器、电子互感器等分为两种类型：一，电磁互感器，互感器输出反应一次侧状况的电流/电压信号，经模拟量合并单元进行内部A/D采样转换，MU合并生成数字信息并发送至间隔层IED；二，电子式互感器，互感器的传感器、A/D采集板之间直接连接并形成反应一次侧状况的数字信息，A/D采集板的数字信息输出端口与数字MU的输入端口直接连接，MU合并生成数字信息并发送至间隔层IED。因此，可将上述A/D采集板、MU输出的交流瞬时采样数字信息称为采样值（sampled value，SV），应能实时反应其互感器一次侧电流、电压的实际状况；MU与间隔层IED的SV信息链接方式，既可为端口间直接连接、也可为端口间经网络链接；互感器相关的间隔层IED，可共享该互感器MU的SV信息。

SV数据格式（以下简称，SV帧），可采用IEC60044-8、IEC61850-9-2标准。SV帧信息的传输媒介，可采用IEEE802标准规范的以太网物理层的通信规则、介质、接口，可采用光波、电平信号（以下简称，SV信号）承载的传输方式。通常SV信号包含了SV帧信息相应的信号段，即，可根据信号波形解析出其传输的信息。IED光、电接口之间的连接与通信，可采用光/电转换接口设备进行数据信号转换；接口设备转换迟延时间的不确定度一般可由其电信号输入/输出接口，采取数据信号经电/光转换、光纤连接与光/电转换过程测得（宜在100ns以内并应稳定）。

根据前述MU与间隔层IED的直接连接、网络链接等两种方式，若整体将互感器一次侧至MU输出SV采样值视同A/D转换环节，则可将MU实时反应互感器一次侧电流、电压状况并由SV信号承载的SV帧主要携带数据信息，分为两类（即，交流响应、时间同步）共三种：一，交流响应类的量测值（Val）信息，一次侧瞬时交流量的A/D比例转换值（可称为瞬时比差量测）；二，交流响应类的迟延时间值（Dly）信息，SV信号滞后于其Val的采样时刻的时间（若以交流信号周波为对象，则类似A/D转换带来角度滞后差）；三，时间同步类的帧序号值（Num）信息，用于表述MU的采样节拍稳定性，以及MU时间同步方式下表述不同MU之间采样时刻相对一致性。因此，间隔层IED直接连接MU时，可通过标记各SV信号的接收时刻，并结合其SV帧的Val、Dly信息，进行交流通道之间的实时测量；间隔层IED网络链接MU时，基于MU的SV信号交流响应正确性以及MU时间同步，一般可采取默认Num连续的SV信号时间间隔一致的方式，实现交流测量通道之间的运算。