[发明专利]一种在电力配网系统中提高采样数据传输实时性的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统利用网络交换机提高采样传输实时性的方法技术领域。

背景技术

随着数字化变电站技术从输变电系统向供配电系统的转移，配网领域使用逐步开始使用实时传输数字采样信息的通信服务。实时数字采样利用配电系统内的相关网络元器件作为载体替换了原来传统的二次电缆来传输电压电流。配网系统内的相关交换机设备作为采样值传输的核心单元，相关报文在交换机内部的相关延时直接影响到了网络采样报文的实时性与时效性。配电终端之间以及配电终端与配电子站之间存在着部分采样数据的传输，在传输过程中可能会存在着通过交换机进行级联的情况，在级联时采样报文的传输经过了多台交换机设备势必会导致报文整体传输的时延的增大以及配电终端报文接收的滞后性。由此将会造成采样传输实时性的降低。忽略在传输过程中光纤介质上的传输时延，交换机内部的时延是决定采样传输实时性的主要因素。当交换机内部延时可测时，配电终端侧可利用报文接收时间和交换机内部延时来推测出采样报文发送的准确时刻，以此来作为相关保护动作的判断依据。

发明内容

现有的配电系统中交换机的主要应用是配电终端与采样源之间以及配电终端之间传输采样报文。传统的交换机只对报文进行存储转发。交换机存储转发的工作模式必定会带来采样接收侧采样报文的滞后性，造成采样实时性的降低。考虑到交换机存储转发的交换方式，提出一种利用交换机提高采样传输实时性的方法，针对交换机接收到的采样报文将其在交换机内部转发造成的时延信息添加到采样报文的保留字节中，采样报文接收设备如配电终端等根据报文接收时刻以及报文中所携带的交换机内部时延推断出报文发送的准确时刻，通过这种方式提高采样报文传输的实时性。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种在电力配网系统中提高采样数据传输实时性的方法，所述方法包括以下步骤：（1）利用交换机实现在传输过程中交换机内部时延的计算，并将内部时延在采样报文中予以体现；（2）配电系统内的保护装置在接收到采样报文之后根据采样值接收时间和采样报文中携带的交换机内部时延推断出采样值的准确时间，以此作为保护判别的相关依据；其中交换机硬件组成结构由FPGA功能模块分别连接CPU管理模块、PHY模块、交换模块；其中CPU管理模块还与交换模块连接；

其中：

CPU管理模块为以微处理器为核心的控制器，其分别与交换模块、FPGA功能模块相连接，实现对FPGA功能模块以及交换模块的相关控制；

PHY模块为物理层芯片，用于为FPGA功能模块提供对外以太网端口的接入通道； 

交换模块为交换机的核心元器件，通过串行外设接口（SPI）与CPU管理模块之间进行连接，用于从FPGA功能模块接收相关报文进行存储转发；CPU管理模块通过对交换模块中相关寄存器的读写来获取站内交换机的各个端口的转发状态以及端口的多样统计信息，例如CRC错误帧数、接收字节数、发送字节数等；

FPGA功能模块为交换模块与PHY模块之间的连接过渡，实现对报文的解析。

    本发明所述交换机能够在接收报文和发送报文的时刻利用FPGA功能模块获取时间戳t1和t2，在采样报文从交换机端口发送出去的时刻将发送时间戳和接收时间戳进行差值处理，并将其差值信息填充到采样报文SV的保留字节中去，具体实现方式为：在报文接收时刻，将SV报文中保留字段数值替换为t1- reserved field，在报文发送时刻将SV报文中保留字段替换为t2-（t1-reserved field），由此即可实现保留字段中插入传输时延△t（t2-t1）。

    本发明所述采样报文通过交换机级联传输时，交换机转发总时延可逐级累加。

本发明的有益效果：

交换机通过相关步骤计算出采样报文在其内部转发时产生的时延并将该时延在采样报文中体现，通过这种方式采样接收端的智能终端可对采样报文中相关时延信息进行处理，以此来保障采样的实时性。由于采样实时性的提高保障了配电终端装置采样的实时性，同时保障了配电终端基于采样值和采样时间进行保护动作判别的准确性，避免了由于采样延时造成的保护误动作或者不动作的情况，提高了保护出口的准确性，具有较好的推广价值并能带来较为可观的经济效益。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实现方式及具体应用方式，用来进一步解释本发明的相关原理。 

图1为本发明系统整体结构框图。

具体实施方式