[发明专利]一种基于TDM的直流输电控制保护系统的同步装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于TDM的直流输电控制保护系统的同步装置和方法，属于电子技术领域。

背景技术

随着直流输电技术的不断发展，直流输电的控制保护系统的整体架构也在进行不断的更新与改进。原有的控制保护系统中，将测量和控制集成到一个机箱中，这样彼此的数据交换将在机箱内部的并行总线之间完成，系统之间的同步以及锁相控制可以很容易实现。但是随着直流输电传输能量的扩大，这样的控制保护系统显然已经不能满足要求，新的系统架构应用而生，如图1所示为当前我们采用的控制保护系统的整体架构。新的架构解决了大型直流输电的整体控制能力，但是新的问题也产生了，该架构将原来一个系统能完成的任务分解到两个系统（测量系统与控制系统）分工合作完成，系统间的同步就会成为一个难题。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种直流输电控制保护系统同步的实现方法和装置，实现大型直流输电系统之间的同步。

为实现上述目的，本发明提供一种基于TDM的直流输电控制保护系统的同步装置，该同步装置用以实现测量系统和控制系统间的同步，控制系统之间是冗余通信的，每个测量系统包括至少两个采集板卡，每个控制系统包括至少1个控制单元，其特征在于所述的每个采集板卡上集成有TDM总线接口，采集板卡之间通过TDM连接，所述的控制系统还包括一块集成有PCI总线接口的TDM总线板卡，控制系统中至少有一块控制单元带有PCI总线接口并与TDM总线板卡上的PCI总线相连，测量系统和控制系统之间通过TDM总线相连。

所述的同步装置还包括一个频率跟踪器模块，所述的频率跟踪器模块用以实现测量系统在每一个工频周期采样的点数相同。

所述的频率跟踪模块包括4个功能模块，第一功能模块计算系统的ALF和BET分量，第二功能模块实现对ALF和BET分量的谐波滤波和正序滤波，第三功能模块求出滤波后的相位pha和幅值mag，第四功能模块根据相位pha和幅值mag来调整测量系统A/D采样模块的采样周期。

所述的测量系统的采集板卡之间的TDM连接是采用菊花链的方式，采集板卡的时隙号通过采集板卡上的拨码开关进行设置。

所述的TDM发送帧是由：一个sync同步信号+一个时隙或多个时隙帧数据+两个时隙帧数据之间的“pause”信号构成。

本发明还提供了一种基于TDM的直流输电控制保护系统的同步方法，该同步方法具体包括如下步骤：

1).对测量系统中的各个采集板卡进行时隙分配，确定主工作模式的采集板卡；

2).对测量系统中的处于主工作模式的采集板卡进行频率跟踪，保证采集板卡在一个工频周期内采样的点数不变；

3).通过TDM实现采集系统中各个采集板卡之间的采样同步；

4).控制系统通过其上的TDM总线板卡接收来自测量系统的TDM信号，并送到控制系统的控制单元进行处理。

所述的步骤1）是通过对采集板卡上的拨码开关进行设置完成的。

所述的步骤2)是通过以下步骤完成的：

对系统中硬件电路的3相电压进行低通滤波；

根据采集板卡所采集到的电压，计算该系统的ALF和BET分量；

对所得到的ALF和BET分量进行谐波滤波和正序滤波；

根据滤波后的结果，计算出它们的相位和幅值；

根据线路的相位和幅值来动态调整该采集板卡的采样周期。

所述的步骤3)的具体包括的步骤如下：

设定TDM发送帧的帧格式为：一个sync同步信号+n个时隙帧数据+两两相邻时隙帧数据之间的pause信号，其中n代表采集系统中采集板卡的个数；

经过时隙分配采集板卡的时隙号从小到大排列为：0、1、…、n-1，分配为0时隙的采集板卡作为同步发起者，每个时隙收到同步信息后需要延时，相应的延时时间为n减去各个时隙的时隙号个sysclk，以保证每个时隙采样同步；

时隙号为0的采集板卡的工作模式为主模式，只打包自己本地数据并通过菊花链通道发送到下一个TDM节点，不接收任何数据；所述的其它时隙的采集卡的工作模式为从模式，接收上一个TDM节点发来的数据，同时将本地数据插入到数据帧中发送到下一个TDM节点。

所述的步骤4）具体包括以下步骤：

将测量系统通过TDM总线传送过来的TDM数据帧传送到控制系统中的TDM总线板卡上进行接收，控制系统的TDM总线板卡再将接收的TDM数据帧发送给带有PCI总线接口的CPU板卡上；