[发明专利]实现模拟量与数字量混合接入的同步采样方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种适用于智能变电站数字化保护的模拟量、数字量混合接入的同步采样方法。

背景技术

电力系统继电保护系统用于电网发生故障时快速地、有选择性地切除故障设备，保证电网无故障部分的正常运行。继电保护系统是由互感器、保护装置、二次回路等多个部分组成的有机整体，其中保护装置构成整个系统的核心。互感器用于将一次系统的高电压、大电流变换为二次信号，二次信号可以是电磁式互感器输出的模拟量也可以是电子式互感器、光互感器输出的数字量。无论采用哪种类型的互感器，保护装置必须依据一次系统同一时刻的电气量进行逻辑判断，因此继电保护系统必须要解决的关键问题之一就是数据同步。

采用微处理器的数字化保护装置只能处理数字信号，因此整个继电保护系统需要配置专用的A/D转换模块，完成模拟量到数字量的转换。采用电磁式互感器时，A/D转换模块位于数字化保护装置内部；采用电子式互感器、光互感器时，A/D转换模块位于互感器内，并通过合并单元将数字量（SV，Sampled Values）发送给数字化保护装置。

继电保护系统只接入电磁式互感器时，数据同步由保护装置的A/D转换模块保证；只接入电子式互感器、光互感器时，数据同步由合并单元及保护装置共同保证，一般采用固定延时的点对点数据链路传输SV，通过数据插值的方法实现数据同步。

但是在智能变电站的建设过程中，往往会遇到继电保护系统同时接入电磁式互感器和电子式互感器、光互感器（含合并单元）的情况。例如：变压器各侧不同电压等级使用不同类型的电流互感器；母线差动保护不同间隔使用不同类型的电流互感器；低压馈线保护使用电磁式电流互感器，同时需接收母线电压合并单元发送的数字量。

在这种模拟量与数字量混合接入的继电保护系统中，目前的解决方案通常是增加模拟量输入的合并单元将电磁式互感器模拟量输出转换为数字量后接入保护装置。之后的数据同步采用与只接入电子式互感器、光互感器时相同，即采用数据插值方式实现数据同步。

现有技术方案需要增加模拟量输入的合并单元，不但影响数据采集的精度，增加数据传输延时，而且增加了继电保护系统的复杂性，减低了可靠性和可维护性。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种适用于智能变电站数字化保护的模拟量、数字量混合接入的同步采样方法。该方法可实现不同类型的互感器直接接入数字化保护装置，在保护装置内部依据可调时刻的本地脉冲、采用数据插值方法实现多类型数据源的同步。

本发明采用的具体技术方案如下：

数字化保护的模拟量、数字量混合接入同步采样方法，包括如下步骤：

（1）电子式互感器、光互感器以固定不变的采样率f₁Hz，定时启动内置的AD转换模块，合并单元以同样的速率将AD转换后的数字量，按照IEC 61850-9-2标准格式组成SV采样值帧，并通过点对点的光纤链路发送给数字化保护装置。

（2）数字化保护装置接收到合并单元发来的SV采样值帧，由硬件标定出精确的接收时刻，该接收时刻与电子式互感器实际采集到的一次系统电气量时刻的时间差定义为额定延时T_d；数字化保护装置将接收到的SV采样值帧进行实时解帧处理，并依次将采样值转存到存储器中，形成接收SV采样值序列，作为后续插值运算的数据源。

（3）数字化保护装置内部也设置独立的AD转换模块，AD转换的启动时刻由保护装置的采样脉冲决定；采样脉冲根据实时测量的输入信号频率，按照每整周期固定N点等时间间隔均分后发出，若实际输入信号频率为f₂Hz，则采样间隔时间为T_s=1/(f₂*N) 秒；AD转换的数字量结果依次转存到存储器中，形成模拟量输入采样值序列。