專利名稱：高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高電壓試驗(yàn)與絕緣測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，適用于IlOkV (AC)以上電壓等級(jí)擠出絕緣電力電纜線路。
背景技術(shù)：
隨著我國城市電網(wǎng)的快速發(fā)展與升級(jí)改造，交聯(lián)聚乙烯(XLPE，以下簡(jiǎn)稱交聯(lián))電纜作為電力電纜工程主流產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交流輸配電線路中。近十年來，交聯(lián)電纜敷設(shè)回路長(zhǎng)度以超過15%的年平均增長(zhǎng)率穩(wěn)步增長(zhǎng)。高壓、超高壓交聯(lián)電纜線路已成為我國交流電網(wǎng)的重要組成部分。相關(guān)研究表明，局部放電(Partial Discharge,以下簡(jiǎn)稱局放)作為電纜線路早期絕緣故障的主要表現(xiàn)形式，既是引起絕緣老化的主要原因，又是表征絕緣狀況的主要特征參量。對(duì)于長(zhǎng)距離在運(yùn)高壓電纜線路，采用分層分布式架構(gòu)的局放在線監(jiān)測(cè)方法是目前電力科技研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是針對(duì)電纜附件尤其是中間接頭是電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)，在電纜線路每組3相附件接地引出線處安裝3只高頻寬帶電磁耦合傳感器(HFCT)，利用脈沖放電電流電磁耦合方法提取電纜附件及鄰近電纜的放電信號(hào)，就近進(jìn)入每組附件旁的前級(jí)單元，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、高速采集、信號(hào)預(yù)處理，然后采用以太光纖網(wǎng)將所有前級(jí)單元與變電站或主控室內(nèi)監(jiān)控主機(jī)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，通過主機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)線路各段局放量變化動(dòng)態(tài)顯示、放電信號(hào)表征和特性分析、模式識(shí)別、閾值報(bào)警、絕緣診斷、歷史數(shù)據(jù)管理等功能，最后狀態(tài)量信息及預(yù)警數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸至電纜網(wǎng)集中監(jiān)控中心，具有可準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)局放特征量變化趨勢(shì)，預(yù)先對(duì)緊急狀態(tài)報(bào)警的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)高壓電纜狀態(tài)檢修的技術(shù)基礎(chǔ)之一。采用這種方法的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所有前級(jí)單元須通過通訊光纖與監(jiān)控主機(jī)組網(wǎng)，監(jiān)控主機(jī)可根據(jù)監(jiān)測(cè)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中單臺(tái)、數(shù)臺(tái)或全部前級(jí)單元實(shí)施控制，而前級(jí)單元的各類動(dòng)作指令皆由監(jiān)控主機(jī)下達(dá)或預(yù)設(shè)。目前，各類應(yīng)用于高壓電纜局放在線監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量系統(tǒng)普遍存在一個(gè)技術(shù)不足，缺失網(wǎng)絡(luò)時(shí)間精確同步性能，即網(wǎng)內(nèi)前級(jí)單元在監(jiān)控主機(jī)控制下其同步動(dòng)作(例如接收觸發(fā)軟件指令，進(jìn)行采集信息)時(shí)間精確度不夠，一般只能精確到mS級(jí)。對(duì)于線路上某一處放電源產(chǎn)生的局放信號(hào)，其沿線路傳輸時(shí)間往往是uS級(jí)，各前級(jí)單元無法完成同步捕捉同一放電信號(hào)，因?yàn)楦髑凹?jí)單元相互之間采集動(dòng)作已間隔了若干mS，難以實(shí)現(xiàn)沿線放電信號(hào)形態(tài)變化比對(duì)、傳輸衰減規(guī)律統(tǒng)計(jì)與相位相關(guān)性分析，不能支撐時(shí)域信號(hào)精確分析處理與相關(guān)高端應(yīng)用。有鑒于此，本發(fā)明提出一種高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，以填補(bǔ)當(dāng)前國內(nèi)外高壓電纜局放分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中前級(jí)單元與監(jiān)控主機(jī)網(wǎng)絡(luò)缺失時(shí)間精確同步性能的突出問題，可實(shí)現(xiàn)放電信號(hào)沿線傳輸?shù)耐奖O(jiān)測(cè)，同時(shí)促進(jìn)監(jiān)測(cè)設(shè)備制造商優(yōu)化提升相關(guān)廣品性能
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是填補(bǔ)當(dāng)前國內(nèi)外高壓電纜局放分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中前級(jí)單元與監(jiān)控主機(jī)網(wǎng)絡(luò)缺失時(shí)間精確同步性能的突出問題，提出一種高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，適用于IlOkV (AC)以上電壓等級(jí)擠出絕緣電力電纜。本發(fā)明的技術(shù)方案是高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，其特征在于，包括如下步驟
第一步驟，針對(duì)現(xiàn)有局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)，在監(jiān)控主機(jī)中將上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，所述主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊內(nèi)嵌主時(shí)鐘；
第二步驟，在所有前級(jí)單元中將下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，同時(shí)加裝TTL電平硬件觸發(fā)模塊，所述從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊內(nèi)嵌從時(shí)鐘，計(jì)時(shí)精度與主時(shí)鐘一致，達(dá)到nS級(jí)；
第三步驟，局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，首先執(zhí)行例行自檢操作，然后執(zhí)行全網(wǎng)校時(shí)操作，分為主從對(duì)時(shí)、主機(jī)校時(shí)2個(gè)子步驟；
第四步驟，主從對(duì)時(shí)子步驟中，監(jiān)控主機(jī)先在以太光纖通訊網(wǎng)中按照地址編碼由小至大的順序，通過主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊依次給網(wǎng)絡(luò)中的前級(jí)單元發(fā)送內(nèi)嵌初始時(shí)刻標(biāo)識(shí)的原始消息；前級(jí)單元通過從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊收到內(nèi)嵌初始時(shí)間標(biāo)識(shí)的原始消息后在其中加入響應(yīng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)，并作為回復(fù)消息上傳給監(jiān)控主機(jī)；
第五步驟，主機(jī)校時(shí)子步驟中，主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收到每個(gè)前級(jí)單元的回復(fù)消息后在時(shí)間標(biāo)識(shí)中嵌入接收時(shí)刻，然后監(jiān)控主機(jī)提取時(shí)間標(biāo)識(shí)中的初始時(shí)刻、響應(yīng)時(shí)刻與接收時(shí)刻，根據(jù)3個(gè)時(shí)刻的相互關(guān)系與差值，能夠計(jì)算出每個(gè)前級(jí)單元的響應(yīng)時(shí)間與消息傳輸延遲時(shí)間，以此作為全網(wǎng)群發(fā)前級(jí)單元控制指令的時(shí)間修正常量；
第六步驟，全網(wǎng)校時(shí)完成后，當(dāng)需要監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)沿電纜全線同步采集信號(hào)操作時(shí)，監(jiān)控主機(jī)逐個(gè)下發(fā)控制指令，每個(gè)前級(jí)單元的控制指令包含響應(yīng)時(shí)間與傳輸延遲修正項(xiàng)以及預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻；
第七步驟，雖然指令無法同時(shí)被每個(gè)前級(jí)單元接收并進(jìn)行處理，但從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收指令后，在從時(shí)鐘所描述時(shí)間的基礎(chǔ)上加入修正項(xiàng)，能夠保證修正后的從時(shí)鐘與主時(shí)鐘嚴(yán)格一致；
第八步驟，前級(jí)單元中控制器在預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻通過TTL電平硬件觸發(fā)模塊發(fā)出信號(hào)采集觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)使采集模塊在規(guī)定時(shí)間開始采集信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，可填補(bǔ)當(dāng)前國內(nèi)外高壓電纜局放分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中前級(jí)單元與監(jiān)控主機(jī)網(wǎng)絡(luò)缺失時(shí)間精確同步性能的突出問題，可實(shí)現(xiàn)放電信號(hào)沿線傳輸?shù)耐奖O(jiān)測(cè)，同時(shí)促進(jìn)監(jiān)測(cè)設(shè)備制造商優(yōu)化提升相關(guān)廣品性能。


圖1為本發(fā)明的高壓電纜局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)與局放特征量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法不意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。圖1中標(biāo)記說明，11-高頻寬帶電磁耦合傳感器，12-前級(jí)單元，13-TTL電平硬件觸發(fā)模塊，14-從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，15-以太光纖通訊網(wǎng)，16-監(jiān)控主機(jī)，17-主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，18-遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)，19-電纜網(wǎng)集中監(jiān)控中心。本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，其具體實(shí)施方法是:
第一步驟，針對(duì)現(xiàn)有局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)，在監(jiān)控主機(jī)中將上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊(內(nèi)嵌主時(shí)鐘)；
第二步驟，在所有前級(jí)單元中將下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊(內(nèi)嵌從時(shí)鐘，計(jì)時(shí)精度要求與主時(shí)鐘一致，達(dá)到nS級(jí))，同時(shí)加裝TTL電平硬件觸發(fā)模塊；
第三步驟，局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，首先執(zhí)行例行自檢操作，然后執(zhí)行全網(wǎng)校時(shí)操作；
第四步驟，監(jiān)控主機(jī)先在以太光纖通訊網(wǎng)中按照地址編碼由小至大的順序(例如#1、#2...#η)，通過主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊依次給網(wǎng)絡(luò)中的前級(jí)單元發(fā)送內(nèi)嵌初始時(shí)刻tQ標(biāo)識(shí)的原始消息(S1Q、S2tl...Sn0)；
第五步驟:前級(jí)單元通過從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊收到內(nèi)嵌初始時(shí)間標(biāo)識(shí)的原始消息后在其中加入響應(yīng)時(shí)刻仁對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)，并作為回復(fù)消息Sy S2r -..Snr上傳給監(jiān)控主機(jī)；
第六步驟，主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收到每個(gè)前級(jí)單元的回復(fù)消息后在時(shí)間標(biāo)識(shí)中嵌入接收時(shí)刻t。，然后監(jiān)控主機(jī)提取時(shí)間標(biāo)識(shí)中的初始時(shí)刻h、響應(yīng)時(shí)刻仁與接收時(shí)刻t。，根據(jù)3個(gè)時(shí)刻的相互關(guān)系與差值，可計(jì)算出每個(gè)前級(jí)單元的響應(yīng)時(shí)間一h與消息傳輸延遲時(shí)間tic;一h (i=l、2...η)，以此作為全網(wǎng)群發(fā)前級(jí)單元控制指令的時(shí)間修正常量；
第七步驟，當(dāng)需要監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)沿電纜全線同步采集信號(hào)操作時(shí)，監(jiān)控主機(jī)逐個(gè)下發(fā)控制指令，每個(gè)前級(jí)單元的控制指令包含響應(yīng)時(shí)間與傳輸延遲修正項(xiàng)t。一t0以及預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻；
第八步驟，從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收指令后，在從時(shí)鐘所描述時(shí)間的基礎(chǔ)上加入修正項(xiàng)，可保證修正后的從時(shí)鐘與主時(shí)鐘嚴(yán)格一致；
第九步驟，前級(jí)單元中控制器在預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻通過TTL電平硬件觸發(fā)模塊發(fā)出信號(hào)采集觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)使采集模塊在規(guī)定時(shí)間開始采集信號(hào)。本實(shí)施例第一步驟在監(jiān)控主機(jī)中將上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊(內(nèi)嵌主時(shí)鐘)；第二步驟在所有前級(jí)單元中將下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊(內(nèi)嵌從時(shí)鐘，計(jì)時(shí)精度要求與主時(shí)鐘一致，達(dá)到nS級(jí))，同時(shí)加裝TTL電平硬件觸發(fā)模塊。要求必須在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置中增加網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊(內(nèi)嵌時(shí)鐘)，TTL電平硬件觸發(fā)模塊可根據(jù)裝置具體組成確定加裝與否，若原架構(gòu)中缺失必須加裝。本發(fā)明提供的高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于:國內(nèi)外現(xiàn)有的局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)電纜線路局放信號(hào)監(jiān)測(cè)，但是一般只針對(duì)每組附件就近監(jiān)測(cè)，而沿線同步監(jiān)測(cè)功能缺失，不利于同一放電源放電信號(hào)沿線傳播時(shí)通過同步監(jiān)測(cè)分析其衰減傳輸特性、信號(hào)畸變程度以及放電源判相。如何實(shí)現(xiàn)高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，除了本發(fā)明提出的方法外，目前還沒有見相應(yīng)的方法與技術(shù)手段文獻(xiàn)報(bào)道。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步驟，針對(duì)現(xiàn)有局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)，在監(jiān)控主機(jī)中將上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，所述主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊內(nèi)嵌主時(shí)鐘； 第二步驟，在所有前級(jí)單元中將下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，同時(shí)加裝TTL電平硬件觸發(fā)模塊，所述從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊內(nèi)嵌從時(shí)鐘，計(jì)時(shí)精度與主時(shí)鐘一致，達(dá)到nS級(jí)； 第三步驟，局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，首先執(zhí)行例行自檢操作，然后執(zhí)行全網(wǎng)校時(shí)操作，分為主從對(duì)時(shí)、主機(jī)校時(shí)2個(gè)子步驟； 第四步驟，主從對(duì)時(shí)子步驟中，監(jiān)控主機(jī)先在以太光纖通訊網(wǎng)中按照地址編碼由小至大的順序，通過主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊依次給網(wǎng)絡(luò)中的前級(jí)單元發(fā)送內(nèi)嵌初始時(shí)刻標(biāo)識(shí)的原始消息；前級(jí)單元通過從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊收到內(nèi)嵌初始時(shí)間標(biāo)識(shí)的原始消息后在其中加入響應(yīng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)，并作為回復(fù)消息上傳給監(jiān)控主機(jī)； 第五步驟，主機(jī)校時(shí)子步驟中，主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收到每個(gè)前級(jí)單元的回復(fù)消息后在時(shí)間標(biāo)識(shí)中嵌入接收時(shí)刻，然后監(jiān)控主機(jī)提取時(shí)間標(biāo)識(shí)中的初始時(shí)刻、響應(yīng)時(shí)刻與接收時(shí)刻，根據(jù)3個(gè)時(shí)刻的相互關(guān)系與差值，能夠計(jì)算出每個(gè)前級(jí)單元的響應(yīng)時(shí)間與消息傳輸延遲時(shí)間，以此作為全網(wǎng)群發(fā)前級(jí)單元控制指令的時(shí)間修正常量； 第六步驟，全網(wǎng)校時(shí)完成后，當(dāng)需要監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)沿電纜全線同步采集信號(hào)操作時(shí)，監(jiān)控主機(jī)逐個(gè)下發(fā)控制指令，每個(gè)前級(jí)單元的控制指令包含響應(yīng)時(shí)間與傳輸延遲修正項(xiàng)以及預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻； 第七步驟，雖然指令無法同時(shí)被每個(gè)前級(jí)單元接收并進(jìn)行處理，但從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊接收指令后，在從時(shí)鐘所描述時(shí)間的基礎(chǔ)上加入修正項(xiàng)，能夠保證修正后的從時(shí)鐘與主時(shí)鐘嚴(yán)格一致； 第八步驟，前級(jí)單元中控 制器在預(yù)期動(dòng)作時(shí)刻通過TTL電平硬件觸發(fā)模塊發(fā)出信號(hào)采集觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)使采集模塊在規(guī)定時(shí)間開始采集信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，其特征在于，第一步驟在監(jiān)控主機(jī)中將上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊；第二步驟在所有前級(jí)單元中將下位機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊替換為支持時(shí)間標(biāo)記的從機(jī)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)通訊模塊，同時(shí)加裝TTL電平硬件觸發(fā)模塊。本發(fā)明提出高壓電纜局放狀態(tài)量網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量時(shí)間精確同步方法，可填補(bǔ)當(dāng)前國內(nèi)外高壓電纜局放分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中前級(jí)單元與監(jiān)控主機(jī)網(wǎng)絡(luò)缺失時(shí)間精確同步性能的突出問題，可實(shí)現(xiàn)放電信號(hào)沿線傳輸?shù)耐奖O(jiān)測(cè)，同時(shí)促進(jìn)監(jiān)測(cè)設(shè)備制造商優(yōu)化提升相關(guān)產(chǎn)品性能。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103078402SQ201210581949
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者夏榮, 趙健康, 蒙紹新, 楊丹 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院