专利名称：智能电网分布式测控同步方法
技术领域：
本发明涉及分布式测试仪器领域，特别涉及智能电网中分布式测控仪器的GPS远程同步方法。
背景技术：
智能电网是一个分布式电网，需要解决分布于不同地点的各种能源的并网发电，它将对整个电网安全测试与控制提出更多要求，其中位于不同地点的发电一变电一配电站之间的同步监测与控制就是必须解决的问题之一。远程同步技术较早是用无线电信号，随着GPS同步技术出现后，开始使用GPS提供的I毫秒时序脉冲作为同步信号，解决2个或几个站点之间的同步。已有方法难以解决智能电网对数据同步采集、处理、存储等问题，需要提供一种具有网络管理功能的同步和数据管理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能电网分布式测控同步方法，建立分布式测试仪器，实现同步采集和控制，保证分散于不同地点的测试终端能够严格地同步，并以GPS同步时序为基准点，采用类似售票预约的同步机制，在高速以太网中由主站协同管理向测试网络各个终端发售包含预约时刻的同步帧，各终端收到后，以时间片轮转的方式，在其地址大小映射的时间片内向主站发送确认应答帧，主站收到终端的确认帧后，就在相应字段做标记，准确知道协同工作的终端信息，同时主站能够配置终端使系统工作于多种模式，既可以指定全部网络终端，也可以选择特定的终端。本发明解决技术问题所采取的方案是具有以太网联网和GPS同步时序接口的测试终端，通过公知快速以太网交换机和服务器构成硬件平台，在同步采集管理程序的控制下实现分布式电网的同步测试与控制；其中，以128台终端构成分布式测试系统，1-128个测试终端分别接于各变电站或工厂变压器的测试端部位，完成本地的数据采集、控制与处理；同时每个终端又通过网络接受工作站Workstation的管理，实现本地测试终端与其它终端的同步控制和协同其余终端的数据处理；其中，测试终端的数据采集时钟是27MHz与GPS的I毫秒时钟经27倍分频和锁相环PLL处理建立1000倍频计数同步，同步周期设定为5毫秒；其中，主站FPGA中构建的处理器NIOS运行预先设置的程序，通过以太网与各终端进行预约采集和处理的通信，各终端在接收到同步命令后控制本机的程序在预约的时间点开始执行采集、处理、存储和传输任务；其特征是该同步方法包括以下步骤
步骤I、主站预售同步帧预先存放于主站计算机中的程序通过交互界面接受用户配置的计划参与网络所需的终端数、采集参数和处理数据指令，程序根据预设的全网同步期和当前的时刻相加得到预同步时间点PreT，生成包含PreT的以太网UDP帧{Ticket :Syn，PreT, InBit}，其中Syn代表同步帧类型，InBit为预约终端特征字，共128位，每位为O或I代表一个终端参加或不参加协同采集，装帧完成后在收到GPS同步脉冲后立即广播发送到各终；
步骤2、终端的接收与同步终端的进程处理器NIOS中的主程序一直处于侦听状态，当收到同步巾贞{Ticket:SA, Syn, PreT, InBit}后,设置本机预同步采样点,使本终端进入同步状态并在该点进行同步采集；
步骤3、终端择机发回应答帧NIOS中的程序发回应答的机制是时间片轮转，在预同步期内终端都有一个与自己IP地址相对应的时间片，当需要应答并且轮到自己的时间片，则发送应答同步巾贞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},特征字InBit的每一位表明相应站点是否同步，当相应位为I表明同步成功，即本终端能够参加；当相应位为0，表明同步不成功，可能是本终端电路故障；
步骤4、主站收票与计票主站程序在收到终端发回的应答同步帧，经统计后有两种结果，一种是全部进入正常同步状态，即可进行数据的采集；另一种则是部分参加，这要根据预置模式进入相应的处理过程，经程序统计，如果采用过半数投票制，则只需统计参加终端数字是否达到总数的一半，达到即进行采集和处理，达不到则需进行重新预约；
步骤5、主站重复预约主站在收不到终端发回的应答时需要再重新预约，进入步骤1， 最多经16次预约后仍达不到合格票数时，则向用户报告错误。本发明的有益效果实现电网远程测试终端之间的同步测试，保证分布式电网对各站点的安全监测、并网控制、适时高度的需要。
图I智能电网分布式测控网络系统示意图。图2具有以太网和GPS时序同步测试终端框图。图3分布式同步控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的技术解决方案作进一步说明，不能理解为是对技术方案的限制。如图I所示，位于电力现场的测试终端RTM-I到RTM-n对测试对象进行三相电压Ua-Uc、三相电流Ia-Ic的采集，由DSP进行本地数据处理，然后通过以太网传输到中心服务器Server, Server经过预设的程序结合相应的监控模型进行处理，向各终端发送指令并向用户User提供Web服务，管理员Asmin管理整个网络，负责监控模式的控制。如图2所示，是具有GPS同步的远程监测终端，由数-模转换单元芯片AD7606完成三相及中心点的电压、电流的采集，其采集时序与GPS接收单元提供的时序Clk_lms由控制单元中设置的锁相坏PLL2进行同步，为了保证采集能够在一个电源周期里完成，还设置锁相坏PLL1，这样就使得采集的开始时刻受到Clk_lms同步，而采集频率又是电源频率的512倍；终端由NIOS和DSP两个处理器进行管理，其中DSP完成快速傅里变换FFT复杂信号处理，NIOS是内嵌于FPGA中的处理器，完成进行控制和数据通信，在NIOS中加载了 μ Cos操作系统，定制了 TCP/IP协议，4(08通过以太网接口单元芯片1^^91(111与网络上的其它终端通信。如图3所示，是远程同步进程控制流程图；当主站和终端完成初始化后，主站服务器中的程序负责通信进程管理、数据通信工作，当主站程序需要协同各终端进行网络监测时，主站向各从站广播预约同步巾贞，通过预售同步UDP巾贞{Ticket:Syn, PreT, InBit},其中Syn为同步巾贞类型，PreT为预同步时间点，是当前时刻加上同步周期时间，InBit为预约终端特征字，用户通过界面配置所需终端参与网络处理采集和数据时，共128位，每位为O或I代表一个终端参加或不参加协同采集，装帧完成后在收到GPS同步脉冲后立即广播发送到各终；终端进程一直处于侦听状态，当收到同步帧{Ticket:SA，Syn，PreT, InBit}后，设置本机预同步采样点，并使本终端在该点进行同步采集；终端在其轮转的时间片内发回应答帧，转换顺序是本机地址IP地址相由高到低,每一个IP对应的一个时间片，当需要应答并且轮到自己的时间片，贝1J发送应答同步巾贞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},此时InBit的每一位表明相应站点是否同步，当相应位为I表明同步成功，即本终端能够参加，当相应位为O表明同步不成功，可能是本终端电路故障；主站程序在收到终端发回的应答同步帧，统计收到的票数，根据结果，作出是否需要再同步决策，一直达到预设的同步采集要求或给出报告；为防止主站收不到终端发回的应答而发生死锁，主站采用有限重复预约机制，最多经16次预约后仍达不到合格票数时，则通知用户，并产生错误报告；设定超时定时的目的 是防止传输数据的中间断线或终端死机等异常时程序能回到初始状态。
权利要求
1.智能电网分布式测控同步方法，具有以太网联网和GPS同步时序接口的测试终端，通过公知快速以太网交换机和服务器构成硬件平台，在同步采集管理程序的控制下实现分布式电网的同步测试与控制；其中，以128台终端构成分布式测试系统，1-128个测试终端分别接于各变电站或工厂变压器的测试端部位，完成本地的数据采集、控制与处理；同时每个终端又通过网络接受工作站Workstation的管理，实现本地测试终端与其它终端的同步控制和协同其余终端的数据处理；其中，测试终端的数据采集时钟是27MHz与GPS的I毫秒时钟经27倍分频和锁相环PLL处理建立1000倍频计数同步，同步周期设定为5毫秒；其中，主站FPGA中构建的处理器NIOS运行预先设置的程序，通过以太网与各终端进行预约采集和处理的通信，各终端在接收到同步命令后控制本机的程序在预约的时间点开始执行采集、处理、存储和传输任务；其特征是该同步方法包括以下步骤 步骤I、主站预售同步帧预先存放于主站计算机中的程序通过交互界面接受用户配置的计划参与网络所需的终端数、采集参数和处理数据指令，程序根据预设的全网同步期和当前的时刻相加得到预同步时间点PreT，生成包含PreT的以太网UDP帧{Ticket:Syn，PreT, InBit }，其中Syn代表同步帧类型，InBit为预约终端特征字，共128位，每位为O或I代表一个终端参加或不参加协同采集，装帧完成后在收到GPS同步脉冲后立即广播发送到各终； 步骤2、终端的接收与同步终端的进程处理器NIOS中的主程序一直处于侦听状态，当收到同步巾贞{Ticket:SA, Syn, PreT, InBit}后,设置本机预同步采样点,使本终端进入同步状态并在该点进行同步采集； 步骤3、终端择机发回应答帧NIOS中的程序发回应答的机制是时间片轮转，在预同步期内终端都有一个与自己IP地址相对应的时间片，当需要应答并且轮到自己的时间片，则发送应答同步巾贞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},特征字InBit的每一位表明相应站点是否同步，当相应位为I表明同步成功，即本终端能够参加；当相应位为0，表明同步不成功，可能是本终端电路故障； 步骤4、主站收票与计票主站程序在收到终端发回的应答同步帧，经统计后有两种结果，一种是全部进入正常同步状态，即可进行数据的采集；另一种则是部分参加，这要根据预置模式进入相应的处理过程，经程序统计，如果采用过半数投票制，则只需统计参加终端数字是否达到总数的一半，达到即进行采集和处理，达不到则需进行重新预约； 步骤5、主站重复预约主站在收不到终端发回的应答时需要再重新预约，进入步骤.1，最多经16次预约后仍达不到合格票数时，则向用户报告错误。
全文摘要
本发明公开了智能电网分布式测控同步方法，具有以太网联网和GPS同步时序接口的测试终端，通过公知快速以太网交换机和服务器构成硬件平台，在同步采集管理程序的控制下实现分布式电网的同步测试与控制；其中，以128台终端构成分布式测试系统，1-128个测试终端分别接于各变电站或工厂的不同部位，完成本地的数据采集、控制与处理，同时每终端又通过网络接受工作站Workstation的管理，实现本地测试终端与其它终端的同步控制和协同其余终端的数据处理；本发明实现电网远程测试终端之间的同步测试，满足分布式电网对各站点的安全监测、并网控制、适时调度的需要。
文档编号H04L29/08GK102710357SQ20121017801
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者丁卫红, 吴洪涛, 李海宁, 赵建洋, 陈小岗 申请人:淮阴工学院