專利名稱：一種變電站信號采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)變電站中采用的信號采集系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
合并單元是電子式互感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中新定義的一個物理單元，其主要功能是接收 多個電子式互感器采集的電壓、電流信號，計算、處理并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式發(fā)送給保護(hù)、 測控等二次設(shè)備。合并單元由同步功能模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機(jī) 交互模塊4部分組成。通常，合并單元與電壓、電流互感器相連，采集三相電壓、電流信號處 理后給二次設(shè)備；但現(xiàn)在越來越多的變電站在改造或新建時，出于節(jié)省設(shè)備、降低成本等方 面的考慮，希望只放置一組電壓互感器測試母線電壓，采集到的數(shù)據(jù)為各個合并單元之間 共享。這種情況下，分布在不同間隔的合并單元必須得到正確的電壓信號采樣值，與電流互 感器采集到的電流信號一起打包傳送，才能滿足二次設(shè)備的需要。另一方面，由于電壓、電 流信號間的相位是影響計量、保護(hù)判斷的重要因素，保證裝置同步工作、信號同步采集也是 裝置級聯(lián)需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提供一種能夠節(jié)省設(shè)備、降低成本的變變電站信 號采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在外同步信號丟失時，也能確保電壓、電流數(shù)據(jù)的同步采集。為此本實用新型采用如下的技術(shù)方案。一種變電站信號采集系統(tǒng)，包括電壓互感器、分布在不同間隔的線路合并單元以 及一個母線電壓合并單元，所述的母線電壓合并單元包括帶有FPGA的數(shù)據(jù)處理和控制模 塊以及與其相連的同步功能模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機(jī)交互模塊，其中的數(shù)據(jù)處理和控 制模塊與電壓互感器的輸出端相連，電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)由FPGA編碼后通過光 纖傳至分布在各個間隔的合并單元，同步功能模塊產(chǎn)生的同步信號也經(jīng)由FPGA編碼后通 過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元。本實用新型的有益效果是，通過合并單元間的有效級聯(lián)，實現(xiàn)電壓、電流等采集信 號的復(fù)用，減少變電站一次設(shè)備，降低建站成本，在外同步信號丟失時，合并單元進(jìn)入主從 工作模式，主從同步方式保證電壓、電流信號同步采集；充分發(fā)揮了數(shù)字通信的優(yōu)勢，同時 保證了變電站穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。[0009]本實用新型借鑒了數(shù)字通信技術(shù)中網(wǎng)同步方法。多點間可靠通信和數(shù)據(jù)交換的前 提是全網(wǎng)同步工作。網(wǎng)同步有兩種方法一是各站時鐘的頻率、相位同步于6PS提供的標(biāo)準(zhǔn) 時鐘，在允許范圍內(nèi)波動，則各站可視為相互同步；二是設(shè)置一個較穩(wěn)定的主時鐘，其它各 站一律同步于主時鐘工作。另外，引入通信中常用的時分復(fù)用技術(shù)，不同時間段利用信道傳 輸不同的內(nèi)容，以提高信道的利用率，也可以節(jié)省光纖等傳輸介質(zhì)。本實用新型利用電壓合 并單元接收電壓互感器采集到的電壓信號，處理后以FT3格式傳輸至間隔合并單元，點對 點傳輸充分保證了采樣值傳輸?shù)目煽啃约皩崟r性；間隔合并單元接收電流互感器采集到的 信號，同時接收電壓合并單元傳輸?shù)碾妷褐?，一起打包傳給二次設(shè)備。如果變電站內(nèi)有多個間隔，但只需安裝一套電壓互感器測試母線電壓，各間隔只 需安裝電流互感器測試該點電流，電壓值可通過合并單元間的級聯(lián)方法獲得，節(jié)省了電壓 互感器，且為二次保護(hù)、計量等設(shè)備提供了所需數(shù)據(jù)。參見圖1，鑒于實時性的要求，合并單元級聯(lián)通過現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)。電 壓合并單元將電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場可編程門陣列FPGA進(jìn)行編碼、16位CRC 校驗后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元，間隔合并單元再與電流信號采集值一起 打包送給二次設(shè)備，充分保證其傳輸?shù)恼_性。外同步信號正常時，各裝置均從外同步信號 中提取同步脈沖以校正采樣時刻。同時，電壓合并單元在發(fā)送電壓數(shù)據(jù)前的間隔時間發(fā)送 自同步信號，一旦某個或某幾個合并單元接收不到外同步信號，立即進(jìn)入主從同步模式工 作。電壓合并單元與間隔合并單元間采用的相互同步為主、主從同步為輔的工作模式，保證 電壓、電流數(shù)據(jù)的同步采集，避免了由于兩者異步工作，電壓數(shù)據(jù)傳到間隔合并單元還需進(jìn) 行差值等處理由于電壓合并單元發(fā)送同步信號間隔不大于采樣值間隔，因此在兩種同步方 式切換時不會出現(xiàn)丟點現(xiàn)象。
權(quán)利要求1. 一種變電站信號采集系統(tǒng)，包括電壓互感器及分布在不同間隔的線路合并單元，其 特征在于，還包括一個母線電壓合并單元，所述的母線電壓合并單元包括帶有FPGA的數(shù)據(jù) 處理和控制模塊以及與其相連的同步功能模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機(jī)交互模塊，其中的 數(shù)據(jù)處理和控制模塊與電壓互感器的輸出端相連，電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)由FPGA 編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元，同步功能模塊產(chǎn)生的同步信號也經(jīng)由 FPGA編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元。
專利摘要本實用新型屬于變電站設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變電站信號采集系統(tǒng)，包括電壓互感器、分布在不同間隔的線路合并單元及一個母線電壓合并單元，母線電壓合并單元包括帶有FPGA的數(shù)據(jù)處理和控制模塊以及與其相連的同步功能模塊、以太網(wǎng)通訊模塊和人機(jī)交互模塊，其中的數(shù)據(jù)處理和控制模塊與電壓互感器的輸出端相連，電壓互感器采集的電壓數(shù)據(jù)經(jīng)由FPGA編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元，同步功能模塊產(chǎn)生的同步信號也經(jīng)由FPGA編碼后通過光纖傳至分布在各個間隔的合并單元。本實用新型將電壓、電流互感器采集到的數(shù)據(jù)分發(fā)、共享；級聯(lián)的合并單元間采用相互同步為主、主從同步為輔的工作模式，保證電壓、電流數(shù)據(jù)的同步采集，通過合并單元間的有效級聯(lián)，實現(xiàn)電壓、電流等采集信號的復(fù)用，減少變電站一次設(shè)備，降低建站成本。
文檔編號G01R19/00GK201918803SQ201020687780
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉立斌, 崔新友, 文濤, 李曉, 胡繼華, 許燕兵 申請人:武漢烽火富華電氣有限責(zé)任公司