專利名稱：基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力控制領(lǐng)域，具體涉及基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字化變電站具有信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，隨之可以發(fā)展高級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)等二次設(shè)備性能尚無(wú)有效檢測(cè)手段，無(wú)法滿足數(shù)字化變電站數(shù)字化全站設(shè)備的檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)要求。數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的站控層、過(guò)程層及間隔層的組網(wǎng)方案、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是多樣的。根據(jù)不同的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，采樣值傳輸網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)可能獨(dú)立組網(wǎng)，也可能混合組網(wǎng)，仿真測(cè)試系統(tǒng)必須在時(shí)間同步上滿足數(shù)字化變電站的要求。模擬量與數(shù)字化變電站數(shù)字量混合輸出的關(guān)鍵仍然是它們之間的同步問(wèn)題，數(shù)字信號(hào)需要經(jīng)過(guò)多路數(shù)字化仿真模擬綜合測(cè)試裝置的編碼打包經(jīng)光纖以太網(wǎng)端口輸出，模擬量需要經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量小信號(hào)后通過(guò)功率放大器輸出，兩者的輸出方式和路徑不一樣，傳輸延時(shí)亦有差異，即兩者之間也存在信號(hào)同步問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可以實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法，數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)，包括過(guò)程層、間隔層和變電站層三層，其中保護(hù)、測(cè)控和計(jì)量等設(shè)備屬于間隔層，間隔層和過(guò)程層之間信息可通過(guò)特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M(jìn)行交互，其特征在于包括以下步驟:a、數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測(cè)試，模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號(hào)，必須設(shè)計(jì)低電平模擬量測(cè)試單元，其模擬的輸出電壓的額定值為4V，輸出電流的額定值為200mV ；b、使用ZigBee無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站模擬測(cè)試，并且將以太網(wǎng)(IEEE-1588)的精確時(shí)間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信(ZigBee)的時(shí)間同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)線同步對(duì)時(shí)精度精確到毫秒級(jí)，并采用PTP時(shí)鐘同步原理，可以有效地消除時(shí)鐘偏差和信息傳輸延時(shí)，從而達(dá)到各時(shí)鐘間較高精度的同步；C、偏移測(cè)量:子節(jié)點(diǎn)周期性地向主機(jī)發(fā)送同步報(bào)文，主機(jī)將收到的同步報(bào)文經(jīng)過(guò)處理后將自己的時(shí)間信息(包括包處理時(shí)間)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)，該子節(jié)點(diǎn)收到此時(shí)間信息后計(jì)算出與主機(jī)的時(shí)鐘偏移量；d、延時(shí)測(cè)量:子節(jié)點(diǎn)記錄同步報(bào)文的發(fā)送時(shí)間和應(yīng)答報(bào)文的接收時(shí)間，計(jì)算出2個(gè)時(shí)間的間隔，然后減去主機(jī)的包處理時(shí)間，再除以2得出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘的延遲時(shí)間；e、偏移和延時(shí)都已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，子節(jié)點(diǎn)再調(diào)整時(shí)間，從而達(dá)到主從時(shí)鐘的同步。
本發(fā)明通過(guò)利用無(wú)線收發(fā)器和和小信號(hào)量測(cè)試單元通過(guò)無(wú)線ZigBee技術(shù)，解決分散安裝于一次設(shè)備的間隔層的模擬仿真測(cè)試，本系統(tǒng)時(shí)鐘同步原理與PTP協(xié)議不同，偏移測(cè)量和延時(shí)測(cè)量由一次通信過(guò)程完成，并不是分2個(gè)階段進(jìn)行的，進(jìn)一步降低了同步通信的握手次數(shù)，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，既提高了同步的可靠性也減小了其對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響。


一下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的舉例說(shuō)明。圖1為本發(fā)明同步原理示意圖。
具體實(shí)施例方式基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為核心的數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)，包括過(guò)程層、間隔層和變電站層三層，其中保護(hù)、測(cè)控和計(jì)量等設(shè)備屬于間隔層，間隔層和過(guò)程層之間信息可通過(guò)特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M(jìn)行交互，此過(guò)程中，二次設(shè)備I/O單元分解出來(lái)作為智能化一次設(shè)備的一部分，屬于過(guò)程層，二次設(shè)備(間隔層)和一次設(shè)備(過(guò)程層)之間采用高速網(wǎng)絡(luò)連接，按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)完成信息交互，對(duì)于數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測(cè)試，模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號(hào)，必須設(shè)計(jì)低電平模擬量測(cè)試單元，其模擬的輸出電壓的額定值為4V，輸出電流的額定值為200mV，常規(guī)的D/A轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為核心的數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測(cè)試，使用ZigBee無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站模擬測(cè)試，并且將IEEE-1588的精確時(shí)間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無(wú)線ZigBee的時(shí)間同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)線同步對(duì)時(shí)精度精確到毫秒級(jí)；采用PTP時(shí)鐘同步原理，可以有效地消除時(shí)鐘偏差和信息傳輸延時(shí)，從而達(dá)到各時(shí)鐘間較高精度的同步。實(shí)施例一圖1所示，偏移測(cè)量:由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)允許節(jié)點(diǎn)即時(shí)加入和脫離，故不能使用主機(jī)周期性組播發(fā)送同步報(bào)文的方式，而采取子節(jié)點(diǎn)周期性地向主機(jī)發(fā)送同步報(bào)文的方式，主機(jī)收到此同步報(bào)文經(jīng)過(guò)處理后將自己的時(shí)間信息(包括包處理時(shí)間，如圖的Tm2 Tml)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)，該子節(jié)點(diǎn)收到此時(shí)間信息后就可以計(jì)算出與主機(jī)的時(shí)鐘偏移量?？紤]到系統(tǒng)對(duì)同步精度的要求不是特別高，子節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有發(fā)送可選的隨后報(bào)文，這樣也可以減少每次同步通信的握手次數(shù)，從而降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。實(shí)施例二從圖中可以看出，同步報(bào)文發(fā)送之后，子節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有再發(fā)送延時(shí)請(qǐng)求報(bào)文，這是因?yàn)槔闷茰y(cè)量過(guò)程中的時(shí)間信息就可以計(jì)算出子節(jié)點(diǎn)到主機(jī)的傳輸延時(shí)。這里計(jì)算延時(shí)的方法與PTP協(xié)議不同，子節(jié)點(diǎn)記錄同步報(bào)文的發(fā)送時(shí)間和應(yīng)答報(bào)文的接收時(shí)間，計(jì)算出2個(gè)時(shí)間的間隔，如圖中的Ts2 Tsl，然后減去主機(jī)的包處理時(shí)間，如圖中的Tm2 TmUl網(wǎng)絡(luò)為對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)，再除以2就得出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘的延遲時(shí)間。到此，偏移和延時(shí)都已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，子節(jié)點(diǎn)再調(diào)整時(shí)間，從而達(dá)到主從時(shí)鐘的同步。可以看出，本系統(tǒng)時(shí)鐘同步原理與PTP協(xié)議不同，偏移測(cè)量和延時(shí)測(cè)量由一次通信過(guò)程完成，并不是分2個(gè)階段進(jìn)行的，進(jìn)一步降低了同步通信的握手次數(shù)，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，既提高了同步的可靠性也減小了其對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響，偏移和延時(shí)都已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，子節(jié)點(diǎn)再調(diào)整時(shí)間，從而達(dá)到主從時(shí)鐘的同步。
權(quán)利要求
1.基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法，數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)，包括過(guò)程層、間隔層和變電站層三層，其中保護(hù)、測(cè)控和計(jì)量等設(shè)備屬于間隔層，間隔層和過(guò)程層之間信息可通過(guò)特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M(jìn)行交互，其特征在于包括以下步驟: a、數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測(cè)試，模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號(hào)，必須設(shè)計(jì)低電平模擬量測(cè)試單元，其模擬的輸出電壓的額定值為4V，輸出電流的額定值為200mV ； b、使用ZigBee無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站模擬測(cè)試，并且將以太網(wǎng)(IEEE-1588)的精確時(shí)間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信(ZigBee)的時(shí)間同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)線同步對(duì)時(shí)精度精確到毫秒級(jí)，并采用PTP時(shí)鐘同步原理,可以有效地消除時(shí)鐘偏差和信息傳輸延時(shí),從而達(dá)到各時(shí)鐘間較高精度的同步； C、偏移測(cè)量:子節(jié)點(diǎn)周期性地向主機(jī)發(fā)送同步報(bào)文，主機(jī)將收到的同步報(bào)文經(jīng)過(guò)處理后將自己的時(shí)間信息(包括包處理時(shí)間)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點(diǎn)，該子節(jié)點(diǎn)收到此時(shí)間信息后計(jì)算出與主機(jī)的時(shí)鐘偏移量； d、延時(shí)測(cè)量:子節(jié)點(diǎn)記錄同步報(bào)文的發(fā)送時(shí)間和應(yīng)答報(bào)文的接收時(shí)間，計(jì)算出2個(gè)時(shí)間的間隔，然后減去主機(jī)的包處理時(shí)間，再除以2得出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘的延遲時(shí)間； e、偏移和延時(shí)都已經(jīng)計(jì)算出來(lái)，子節(jié)點(diǎn)再調(diào)整時(shí)間，從而達(dá)到主從時(shí)鐘的同步。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法，基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測(cè)試方法，數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)，包括過(guò)程層、間隔層和變電站層三層，其中保護(hù)、測(cè)控和計(jì)量等設(shè)備屬于間隔層，間隔層和過(guò)程層之間信息可通過(guò)特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M(jìn)行交互，利用無(wú)線收發(fā)器和和小信號(hào)量測(cè)試單元通過(guò)無(wú)線ZigBee技術(shù)，解決分散安裝于一次設(shè)備的間隔層的模擬仿真測(cè)試，本系統(tǒng)時(shí)鐘同步原理與PTP協(xié)議不同，偏移測(cè)量和延時(shí)測(cè)量由一次通信過(guò)程完成，并不是分2個(gè)階段進(jìn)行的，降低同步通信的握手次數(shù)，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，既提高同步的可靠性也減小了其對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響。
文檔編號(hào)H04J3/06GK103178987SQ201210241438
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉勁, 丁建義, 江峰, 林峰平, 晏文龍, 楊德勇, 劉健 申請(qǐng)人:深圳市康必達(dá)中創(chuàng)科技有限公司