阅读说明：本技术 用于配网ct误差校验过程的数据同步方法 (Data synchronization method for distribution network CT error checking process ) 是由 蒋红亮 王锦义 徐政 王申华 方小方 方跃进 熊庄 管新涌 何华庆 金志武 何湘 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本申请实施例提出了用于配网CT误差校验过程的数据同步方法,适用于至少两个直流互感器输出信号的同步过程。包括按预设采样频率对各电流互感器的输出数据进行采样；获取固定时延,经固定时延后将采样得到的输出数据发送至合并单元；在合并单元中采用重采样同步的方式对得到的输出数据进行同步处理。由于重采样算法使用同源的FPGA时钟对采集器数据进行插值运算,同时重采样算法采用抛物线插值算法,具有很高的精确度,可满足直流系统数据精度要求。(The embodiment of the application provides a data synchronization method for a distribution network CT error checking process, which is suitable for a synchronization process of output signals of at least two direct current transformers. Sampling output data of each current transformer according to a preset sampling frequency; acquiring fixed time delay, and sending output data obtained by sampling to a merging unit after the fixed time delay; and performing synchronous processing on the obtained output data in a resampling synchronization mode in the merging unit. Because the resampling algorithm uses the homologous FPGA clock to carry out interpolation operation on the data of the collector, and simultaneously, the resampling algorithm adopts the parabolic interpolation algorithm, the resampling algorithm has high accuracy and can meet the requirement of the data accuracy of a direct current system.)

用于配网CT误差校验过程的数据同步方法

技术领域

本发明属于数据处理领域，尤其涉及用于配网CT误差校验过程的数据同步方法。

背景技术

随着城市化的发展，为了提高配网供电可靠性和提升服务质量，满足人民美好生活对优质供电服务的需求，国家和公司都投入了大量的人力和物力加强配网的建设和升级改造。特别是大量配网自动化装置都含有互感器类设备(如PT或CT)，这类设备因为质量、工艺和结构等原因，不满足带电操作的要求而出现事故。因而针对含互感器类配网自动化设备的不停电作业技术研究，可减少或避免这类设备因为不当操作而出现损坏或故障，影响设备和作业人员的安全，并且首次开展配网自动化设备不停电作业技术的研究，填补公司在这方面的空白，减少工程类预安排停电，提高供电可靠性。

带电断接引流线是10kV架空配电线路最基本的常规带电作业项目，占电力公司各单位每年带电作业次数的60％左右。为保证带电作业安全，安规规定:“带电断、接空载线路时，必须应确认线路的另一端断路器(开关)和隔离开关(刀开关)确已断开，接入线路侧的变压器、电压互感器确已退出运行后，方可进行”。然而随着城市电网配电线路自动化改造工作的全面推进，各种负荷开关广泛使用，为负荷开关的控制器和操作装置提供电源的变压器(简称取能PT)在带电作业时不能退出运行。能否带电安装取能PT以及带PT断接引流线成为目前带电工作亟需解决的难题。

互感器作为电能计量装置的重要组成部分，是发电公司与电网公司、电网公司与供电公司、供电公司与电力用户之间进行公平公正贸易结算，正确计算、考核电力系统内部技术经济指标的法定计量器具。根据现行国家检定规程，电网中用于计量的互感器(包括电压互感器，电流互感器)必须定期进行误差特性检测。根据常规检测方法，需要将运行的互感器离线才能进行误差特性检测，这必然影响供电可靠率。而且我国电力系统有数量庞大的电力互感器，停电测试它们的误差性能工作量庞大，费时费力，而且不能获得三相带电状态下的真实数据。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种用于配网CT误差校验过程的数据同步方法，适用于至少两个直流互感器输出信号的同步过程，由于在重采样方法中借助了FPGA的时钟频率，因此能够保证直流系统数据的精度要求。

具体的，所述用于配网CT误差校验过程的数据同步方法包括：

按预设采样频率对各电流互感器的输出数据进行采样；

获取固定时延，经固定时延后将采样得到的输出数据发送至合并单元；

在合并单元中采用重采样同步的方式对得到的输出数据进行同步处理。

可选的，所述在合并单元中采用重采样同步的方式对得到的输出数据进行同步处理，包括：

基于合并单元中的FPGA时钟进行时间运算，得到标记时间；

以标记时间为时间基准对得到的输出数据进行二次采集完成同步处理。

可选的，所述基于合并单元中的FPGA时钟进行时间运算，得到标记时间包括：

调用合并单元中的FPGA硬件逻辑进行规约解析，附加上FPGA的运行频率计数值对采集器数据进行插值运算得到标记时间。

可选的，所述以标记时间为时间基准对得到的输出数据进行二次采集完成同步处理，包括：

不同通道A/D转换模块以此为时间基准开始数据采集，数据同步及报文组帧模块以此时间基准作为报文序号清零标志，实现不同通道之间的数据同步。

可选的，所述获取固定时延包括：

用升流器或升压器对合并单元施加电流或电压，再用电子互感器测试仪测试该电流或电压模拟量，同时接收合并单元输出的数字报文；

计算二者的角差和比差，得到固定时延。

可选的，在按预设采样频率对各电流互感器的输出数据进行采样前还包括数据预处理方法。

可选的，所述数据预处理方法，包括：

接收GPS单元发出的秒脉冲同步信号；

对秒脉冲信号的正确性进行判断，根据判断结果不同选择性生成向A/D转换器发送的采样信号；

在A/D转换器接收到采样信号后，对连接在A/D转换器输入端上的第一信号进行转换，将转换后的信号传输至数据同步模块；

控制数据接收模块将接收到的第二信号传输至数据同步模块，令数据同步模块对接收到的转换后的信号以及第二信号进行同步处理。

可选的，所述对秒脉冲信号的正确性进行判断，根据判断结果不同选择性生成向A/D转换器发送的采样信号，包括：

如果秒脉冲信号格式正确，则向A/D转换器发送代表实际时间间隔的采样信号；

如果秒脉冲信号格式错误，则向A/D转换器发送标准时间间隔的采样信号。

可选的，所述如果秒脉冲信号格式正确，则向A/D转换器发送代表实际时间间隔的采样信号，包括：

当秒脉冲信号格式正确时，则获取秒脉冲信号之间的信号时间间隔，基于时间间隔确定采样信号格式，并向A/D转换器发送采样信号。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

由于重采样算法使用同源的FPGA时钟对采集器数据进行插值运算，同时重采样算法采用抛物线插值算法，具有很高的精确度，可满足直流系统数据精度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的用于配网CT误差校验过程的数据同步方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提出的数据预处理方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提出的并单元所实施的预处理步骤对应的示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

在高压直流输电工程和柔性直流输电工程中，直流合并单元对阀厅、极线、中性线等不同测点的直流测量装置转换的电流、电压数据信号进行合并和处理，并按IEC60044-7/8标准规范转换成数字信号输出到保护、阀控等装置，为实现局部采样同步，保证直流换流站全部交直流模拟量采集同步采样，合并单元应满足数据采样同步及误差要求。

具体的，如图1所示，所述用于配网CT误差校验过程的数据同步方法包括：

11、按预设采样频率对各电流互感器的输出数据进行采样；

12、获取固定时延，经固定时延后将采样得到的输出数据发送至合并单元；

13、在合并单元中采用重采样同步的方式对得到的输出数据进行同步处理。

在实施中，合并单元一般接收一个间隔(直流场区域)的所有电流、电压通道数据。合并单元的同步包括两方面内容：

1)各直流互感器间的同步，即本间隔电流电压数据的同步；

2)合并单元间的同步，即不同间隔电流、电压数据的同步。

对于直流互感器间的同步，目前有硬件脉冲同步、差值同步法(软件)两种。合并单元常用的方式为重采样方式同步。各个互感器间按设定的频率进行数据采样后，经固定时延后发送给合并单元，合并单元使用FPGA硬件逻辑进行规约解析，并附加上FPGA的运行频率计数值。

重采样算法使用同源的FPGA时钟对采集器数据进行插值运算。重采样算法采用抛物线插值算法，具有很高的精确度，可满足直流系统数据精度要求。

可选的，所述在合并单元中采用重采样同步的方式对得到的输出数据进行同步处理，包括：

基于合并单元中的FPGA时钟进行时间运算，得到标记时间；

以标记时间为时间基准对得到的输出数据进行二次采集完成同步处理。

在实施中，采用同步脉冲法时，同一变电站不同合并单元依赖站级同步时钟在时钟脉冲沿开始数据采集，使数据具有相同的采样时序与时间标记，实现不同合并单元之间数据同步。对于某一台合并单元，同步处理模块接收站级同步时钟，从中解析秒脉冲(PulsePer Second，PPS)信号，不同通道A/D转换模块以此为时间基准开始数据采集，数据同步及报文组帧模块以此时间基准作为报文序号清零标志，最后达到不同通道之间数据同步。

同步处理模块在站级同步时钟解析时，输出PPS与输入CLK之间会存在时间差T1，该时间差可表示为:t₁＝t₁₁-t₁₂，式中t11为与同步处理模块硬件组成、硬件处理方法有关的时延，t12为与工作环境及晶振工作状态有关的随机时间波动。对于不同合并单元，t11一般不同；对于不同类型站级同步时钟，处理方法不一也将造成t11变化。但在同一变电站中，站级同步时钟类型固定，同步处理模块硬件确定，时延t11相对稳定。

对于模拟量输入合并单元而言，接入站级同步时钟的外同步状态称为对时状态，此时T1表示对时误差；丢失站级同步时钟后的内同步状态称为守时状态，此时T1表示守时误差。对时、守时误差与同步处理模块性能有关，将反映到电压电流数据的相位中，理论情况下，1μs的时间误差将带来1.08`的相位误差。

采用固定时延法时，合并单元不依赖站级同步时钟，而是通过级联方式点对点通信，前级合并单元以自身采样频率连续采样，按固定额定时延及额定时间间隔发送SV报文，后级合并单元或其他计量设备根据固定时延对接收报文进行补偿及插值计算，实现各通道之间数据同步。

常用的插值法是一种软件同步方法，也是目前国内大多数合并单元普遍应用的一种方法。通过建立一个插值函数，然后将已知的采样值及其对应时标代入插值函数，就可以近似求取出中间指定时刻的电压、电流采样值。

可选的，所述以标记时间为时间基准对得到的输出数据进行二次采集完成同步处理，包括：

不同通道A/D转换模块以此为时间基准开始数据采集，数据同步及报文组帧模块以此时间基准作为报文序号清零标志，实现不同通道之间的数据同步。

固定时延法中，前级合并单元之间不要求数据同步，后级设备根据固定时延参数进行插值计算，保证SV报文中各通道数据同步。固定时延Td可表示为:

T_d＝T₂+T_s+T_r，式中T₂为前级合并单元SV报文响应时间，是合并单元固有参数；T_s为报文传输时延，与数据包长度、数据传输距离有关，相对稳定；T_r为后级计量设备报文接收时间，SV报文接受处理时间，与数字量处理能力有关。

插值计算中，固定时延T_d大小将影响重采样数据同步精度，直接反映到电压电流采样值相位上。一般而言，固定时延为ms级时间量，其误差将引入较大相位误差，严重影响电能计量。

合并单元时延的测试方法一般分为两种：用电子互感器测试仪测试合并单元时延；同时输出模拟量和数字量测试合并单元时延。

目前，国内的电子互感器测试仪测试合并单元时延的方式是：用升流器或升压器对合并单元施加电流或电压，再用电子互感器测试仪测试该电流或电压模拟量，同时接收合并单元输出的数字报文，计算二者的角差和比差，即可得到合并单元的时延。

由于是采用外部施加的稳态电流或电压进行测试，电子互感器测试仪不能直接控制电压和电流，因此该方法不能形成一个闭环测试环境，并且一次只能测试一路信号，测量效率低，需要同时对电压和电流和报文进行同步。又由于采取稳态信号测试，当模拟量信号和数字量信号存在整周波时延时，在电子互感器测试仪上波形是重叠的，会出现识别相位差为零的情况。因此，对于时延为整周波的情况，该方法可能无法测试出合并单元时延。

继电保护测试仪可同时输出模拟量和数字量，既能输出模拟量电流、电压，也能输出和接收光纤传输的数字量，它完整地集成了合并单元测试功能。具体方式为：继保仪向合并单元直接输出电压和电流，同时接收合并单元输出的报文进行解析，测出二者的时延即相位差。

该方法可形成闭环的测试环境，继保仪能直接控制电压和电流的稳态输出和暂态输出，故可真正测试出合并单元的时延。当模拟量信号和数字量信号存在整周波时延时，由于继保仪能施加暂态信号，可在波形识别时明确观察到波形起始沿，故可以准确计算出真实时延，整周波时延的情况可以完整测试出。

目前继保仪能够输出6路电压和6路电流，可一次性将合并单元报文的所有通道时延与比差测出，不需要借用升流器和升压器，一台设备就可完成工作，极大提高了测试效率。继保仪还具有多路光纤端口，可将一个合并单元输出的多路光信号同时接入，一次性将多路光信号的时延准确测出，既提高了测试效率，也可测试出多通道数字信号的相位离散性偏差。

测试仪内部同步控制输出电压和电流，同时接收合并单元输出的报文并记录报文时间；以实际输出的电压和电流波形为参考，通过对报文波形进行计算得出合并单元的比差、角差。由于以实际模拟量作参考，故合并单元接收或不接收秒脉冲或B码同步均能测试。测试时，先输出3秒0值，再输出相应的电压或电流，利用测试仪输出的阶跃波形与合并单元输出的波形对比计算，即可测出其真实的时延

可选的，在按预设采样频率对各电流互感器的输出数据进行采样前还包括数据预处理方法。如图2所示，所述数据预处理方法，包括：

21、GPS单元发出的秒脉冲同步信号；

22、对秒脉冲信号的正确性进行判断，根据判断结果不同选择性生成向A/D转换器发送的采样信号；

23、在A/D转换器接收到采样信号后，对连接在A/D转换器输入端上的第一信号进行转换，将转换后的信号传输至数据同步模块；

24、控制数据接收模块将接收到的第二信号传输至数据同步模块，令数据同步模块对接收到的转换后的信号以及第二信号进行同步处理。

在实施中，在高压直流输电工程和柔性直流输电工程中，直流合并单元对阀厅、极线、中性线等不同测点的直流测量装置转换的电流、电压数据信号进行合并和处理，并按IEC60044-7/8标准规范转换成数字信号输出到保护、阀控等装置，为实现局部采样同步，保证直流换流站全部交直流模拟量采集同步采样，合并单元应满足数据采样同步及误差要求。图3为合并单元所实施的预处理步骤对应的示意图，其中同步信号1为合并单元间同步的秒脉冲时钟信号，同步信号2为合并单元向各转换器发送的采样信号。同步过程为：由GPS产生秒脉冲同步信号1；合并单元接收同步信号1；判断同步信号1的正确性，如信号错误，发出报警信号，并采用自身守时信号向各转换器发送等间隔的同步信号2；在同步信号1正确时，向各转换器发送等间隔同步信号2。

可选的，所述对秒脉冲信号的正确性进行判断，根据判断结果不同选择性生成向A/D转换器发送的采样信号，包括：

如果秒脉冲信号格式正确，则向A/D转换器发送代表实际时间间隔的采样信号；当秒脉冲信号格式正确时，则获取秒脉冲信号之间的信号时间间隔，基于时间间隔确定采样信号格式，并向A/D转换器发送采样信号。

如果秒脉冲信号格式错误，则向A/D转换器发送标准时间间隔的采样信号。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。