專利名稱：基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)同步采樣領(lǐng)域，且特別涉及一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同 步方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電流電壓信號(hào)的數(shù)字化傳輸在數(shù)字化變電站的應(yīng)用中是一個(gè)重要的部分，而合并 單元是將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成符合一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的數(shù)字信號(hào)的中間轉(zhuǎn)換單元，其完成對(duì)模擬 信號(hào)的采樣，并封裝成數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給相關(guān)二次設(shè)備。對(duì)于基于差動(dòng)原理的保護(hù)而 言，要求來(lái)自不同合并單元的信號(hào)采樣必須同步，否則會(huì)產(chǎn)生誤差，而在一般使用的方法是 將GPS信號(hào)接入各個(gè)合并單元，合并單元通過(guò)GPS信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步，但是其缺點(diǎn)也是顯而易見 的，就是多個(gè)合并單元需要接收來(lái)自同一個(gè)GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘裝置的信號(hào)，一旦這個(gè)裝置 發(fā)生故障，會(huì)造成一批合并單元不能正常工作，從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于整個(gè)電網(wǎng)的電壓是以同一個(gè)頻率運(yùn)行，因此可以采用電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)作為 合并單元的一個(gè)基準(zhǔn)同步信號(hào)源，通過(guò)對(duì)電壓信號(hào)一定的技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同合并單元 的同步采樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法及系統(tǒng)，基于整個(gè)電網(wǎng)頻率統(tǒng) 一的概念，使用電網(wǎng)電壓的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)一定技術(shù)處理后，作為合并單元同步采樣的信號(hào) 源，可以保證不同的合并單元能夠同步采樣，采樣的信號(hào)滿足各種二次設(shè)備的需要。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法，包括下 列步驟獲取電壓信號(hào)；將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理；對(duì)鎖相環(huán)輸出的信號(hào)進(jìn)行頻率越限判斷；若電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生同步采 樣脈沖；若電壓信號(hào)頻率偏離正常范圍時(shí)切換電壓信號(hào)至合并單元內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí) 鐘的守時(shí)功能輸出同步采樣脈沖。 進(jìn)一步的，該方法包括對(duì)獲取的電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若PT斷線則切換至另 一路完好的電壓信號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步系統(tǒng)，包括電壓信號(hào)輸入端；鎖相環(huán)，連接于所述電壓信號(hào)輸入端；頻率越限判斷模塊，連接于所述鎖相環(huán)；倍頻信號(hào)發(fā)生器和內(nèi)部時(shí)鐘分別連接于所述頻率越限判斷模塊，若頻率越限判斷模塊判斷鎖相環(huán)輸出的電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器 產(chǎn)生同步采樣脈沖，否則輸出電壓信號(hào)至內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí)鐘的守時(shí)功能輸出同步采 樣脈沖。進(jìn)一步的，該系統(tǒng)包括PT斷線判斷模塊，連接于所述電壓信號(hào)輸入端，對(duì)獲取的 電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若PT斷線則切換至另一路完好的電壓信號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警 信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理。本發(fā)明提出的基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法及系統(tǒng)，基于整個(gè)電網(wǎng)頻率統(tǒng)一 的概念，使用電網(wǎng)電壓的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)一定技術(shù)處理后，作為合并單元同步采樣的信號(hào)源， 可以保證不同的合并單元能夠同步采樣，采樣的信號(hào)滿足各種二次設(shè)備的需要。本發(fā)明在 不同合并單元之間利用電網(wǎng)電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步采樣，這樣可以不依賴于GPS裝置(或某一 獨(dú)立裝置)提供的同步信號(hào)，提高合并單元工作的可靠性。


圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的合并單元同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。本發(fā)明提出一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法及系統(tǒng)，基于整個(gè)電網(wǎng)頻率統(tǒng) 一的概念，使用電網(wǎng)電壓的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)一定技術(shù)處理后，作為合并單元同步采樣的信號(hào) 源，可以保證不同的合并單元能夠同步采樣，采樣的信號(hào)滿足各種二次設(shè)備的需要。本發(fā)明提出的基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法，包括下列步驟獲取電壓信號(hào)；將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理；對(duì)鎖相環(huán)輸出的信號(hào)進(jìn)行頻率越限判斷；若電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生同步采 樣脈沖；若電壓信號(hào)頻率偏離正常范圍時(shí)切換電壓信號(hào)至合并單元內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí) 鐘的守時(shí)功能輸出同步采樣脈沖。根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，該方法對(duì)獲取的電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若PT斷線則 切換至另一路完好的電壓信號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理。請(qǐng)參考圖1，圖1所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的合并單元同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā) 明提出的基于電網(wǎng)周波的合并單元同步系統(tǒng)，其特征在于，包括電壓信號(hào)輸入端100 ；鎖 相環(huán)200，連接于所述電壓信號(hào)輸入端100 ；頻率越限判斷模塊300，連接于所述鎖相環(huán)200 ； 倍頻信號(hào)發(fā)生器400和內(nèi)部時(shí)鐘500分別連接于所述頻率越限判斷模塊300，若頻率越限判 斷模塊300判斷鎖相環(huán)200輸出的電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信 號(hào)發(fā)生器400產(chǎn)生同步采樣脈沖，否則輸出電壓信號(hào)至內(nèi)部時(shí)鐘500，利用內(nèi)部時(shí)鐘500的 守時(shí)功能輸出同步采樣脈沖。根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，該系統(tǒng)包括PT斷線判斷模塊600，連接于所述電壓信號(hào)輸入端100，對(duì)獲取的電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若PT斷線則切換至另一路完好的電壓信 號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)200處理。鎖相環(huán)200的用途是在收、發(fā)通信雙方建立載波同步或位同步。因?yàn)樗墓ぷ鬟^(guò) 程是一個(gè)自動(dòng)頻率(相位)調(diào)整的閉合環(huán)路，所以叫環(huán)。鎖相環(huán)200分模擬鎖相環(huán)和數(shù)字 鎖相環(huán)兩種。模擬鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、壓控振蕩器、相位比較器、控制電路等組 成。壓控振蕩器輸出的是與需要頻率很接近的等幅信號(hào)，把它和由相位參考提取電路從信 號(hào)中提取的參考信號(hào)同時(shí)送入相位比較器，用比較形成的誤差通過(guò)控制電路使壓控振蕩器 的頻率向減小誤差絕對(duì)值的方向連續(xù)變化，實(shí)現(xiàn)鎖相，從而達(dá)到同步。數(shù)字鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補(bǔ) 抹門等組成。分頻器輸出的信號(hào)頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號(hào)中提取的相位參 考信號(hào)同時(shí)送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時(shí)就通過(guò)補(bǔ)抹門抹掉一個(gè)輸入分 頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時(shí)就在分頻器輸入端的 兩個(gè)輸入脈沖間插入一個(gè)脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而達(dá)到同步。在實(shí)際操作過(guò)程中，電壓信號(hào)首先從電壓信號(hào)輸入端100進(jìn)入一個(gè)鎖相環(huán)200，保 持對(duì)電網(wǎng)頻率的變化跟蹤，鎖相環(huán)200輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)倍頻信號(hào)發(fā)生器400，產(chǎn)生一個(gè) 與電網(wǎng)頻率呈現(xiàn)一定倍數(shù)關(guān)系的脈沖序列，使用這個(gè)脈沖序列觸發(fā)采樣。為了保證在異常情況下的穩(wěn)定工作，對(duì)于電壓輸入信號(hào)，需要增加常規(guī)的PT斷線 判斷，，因此采用了 PT斷線判斷模塊600，在PT斷線情況下，切換到另外一路完好的電壓信 號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警信號(hào)。另外，時(shí)鐘裝置具有內(nèi)部守時(shí)功能，當(dāng)接收到外部時(shí)間基準(zhǔn)信 號(hào)時(shí)，被外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)同步；當(dāng)接收不到外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，切換到內(nèi)部守時(shí)，使主 時(shí)鐘或信號(hào)擴(kuò)展箱輸出的時(shí)間同步信號(hào)仍能保持一定的準(zhǔn)確度。當(dāng)外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)接收 恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)切換到正常狀態(tài)工作，切換時(shí)間小于0. 5S，切換時(shí)時(shí)鐘輸出的時(shí)間同步信號(hào)不 會(huì)出錯(cuò)。在鎖相環(huán)200之后需要對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行完好性判別，在電網(wǎng)發(fā)生故障，電壓頻率劇 烈變化偏離正常頻率范圍時(shí)，短時(shí)切換到合并單元內(nèi)部時(shí)鐘500，利用守時(shí)功能，繼續(xù)實(shí)現(xiàn) 合并單元的準(zhǔn)同步采樣。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法，其特征在于，包括下列步驟獲取電壓信號(hào)；將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理；對(duì)鎖相環(huán)輸出的信號(hào)進(jìn)行頻率越限判斷；若電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生同步采樣脈沖；若電壓信號(hào)頻率偏離正常范圍時(shí)切換電壓信號(hào)至合并單元內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí)鐘的守時(shí)功能輸出同步采樣脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法，其特征在于，該方法包 括對(duì)獲取的電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若PT斷線則切換至另一路完好的電壓信號(hào)，同時(shí)發(fā) 出故障告警信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸入鎖相環(huán)處理。
3.一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步系統(tǒng)，其特征在于，包括 電壓信號(hào)輸入端；鎖相環(huán)，連接于所述電壓信號(hào)輸入端； 頻率越限判斷模塊，連接于所述鎖相環(huán)；倍頻信號(hào)發(fā)生器和內(nèi)部時(shí)鐘分別連接于所述頻率越限判斷模塊，若頻率越限判斷模塊 判斷鎖相環(huán)輸出的電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生 同步采樣脈沖，否則輸出電壓信號(hào)至內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí)鐘的守時(shí)功能輸出同步采樣脈 沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電網(wǎng)周波的合并單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包 括PT斷線判斷模塊，連接于所述電壓信號(hào)輸入端，對(duì)獲取的電壓信號(hào)進(jìn)行PT斷線判斷，若 PT斷線則切換至另一路完好的電壓信號(hào)，同時(shí)發(fā)出故障告警信號(hào)，否則將所述電壓信號(hào)輸 入鎖相環(huán)處理。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于電網(wǎng)周波的合并單元同步方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電壓信號(hào)輸入端；鎖相環(huán)，連接于所述電壓信號(hào)輸入端；頻率越限判斷模塊，連接于所述鎖相環(huán)；倍頻信號(hào)發(fā)生器和內(nèi)部時(shí)鐘分別連接于所述頻率越限判斷模塊，若頻率越限判斷模塊判斷鎖相環(huán)輸出的電壓信號(hào)頻率在正常范圍之內(nèi)時(shí)輸出電壓信號(hào)至倍頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生同步采樣脈沖，否則輸出電壓信號(hào)至內(nèi)部時(shí)鐘，利用內(nèi)部時(shí)鐘的守時(shí)功能輸出同步采樣脈沖。本發(fā)明在不同合并單元之間利用電網(wǎng)電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步采樣，這樣可以不依賴于GPS裝置(或某一獨(dú)立裝置)提供的同步信號(hào)，提高合并單元工作的可靠性。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101924537SQ200910053240
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者鮑偉 申請(qǐng)人:華東電力試驗(yàn)研究院有限公司