专利名称：一种数字故障录波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字故障录波装置。
背景技术：
随着智能化开关、光电式电流电压互感器、变电站通信网络与系统标准IEC61850 的实施，全数字化的信息采集、传输和处理将成为变电站自动化建设的必然趋势。IEC61850标准的目标是形成一个标准的开放式变电站自动化系统和通信体系， IEC61850标准采用了面向对象的建模技术、XML等先进技术，这对电力故障录波装置的软、 硬件平台也有了更高的要求，以前的大部分硬件平台已不能适应IEC61850的技术要求，软 件设计方法也产生了比较大的变化。数字故障录波分析装置适应数字化变电站的发展要求，进行记录电力系统发生大 扰动前、后全过程的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。 它所记录的各种故障数据为电力系统故障分析、各种保护动作行为分析和电网动态特性评 价提供了重要的科学依据。数字故障录波装置在新的数字电网建设中，为保证电网安全稳 定运行、保证工农业生产的正常供电和保证正常的社会秩序起到了重要的作用。然而，现有数字数字化变电站中，由于不同厂家的一次设备存在指标差异，以 及报文传输时延各不相同，造成数字故障录波装置接收的各组采样值通道间存在着时间 差，如果不处理这些时间差，将会造成故障分析不准确。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字故障录波装置，能够消除各个采 样值通道间存在的时延，得到准确的故障分析结果。为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种数字故障录波装置，包括报文集中 模块和数字录波模块，所述报文集中模块用于采集过程层的报文，传送给所述数字录波模 块，所述数字录波模块用于对所述报文进行分析处理，得到故障信息，所述报文集中模块中 包含同步追踪单元，所述同步追踪单元用于消除所述报文集中模块内采样值通道的时延误 差，实现多间隔采样值通道的同步。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述报文集中模块包括第一报文集中模 块和第二报文集中模块，所述同步追踪单元包含在所述第一报文集中模块中。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述第二报文集中模块具有多个光纤接进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述数字录波模块还用于与站控层设备 进行通信。本实用新型的数字故障录波装置能够消除各个采样值通道间存在的时延，从而得 到准确的故障分析结果。
图1为本实用新型数字故障录波装置的结构图；图2为本实用新型数字故障录波装置的应用示意图；图3为现有技术中传输时延导致的不同步的波形图；图4为本实用新型数字故障录波装置中同步追踪单元处理后的波形图。
具体实施方式
本实用新型的主要构思是，研制一种应用于采样值传输规约为IEC60044-8以及 通过GOOSE网络传输快速跳闸报文以及开关量状态信息的数字化变电站的数字故障录波 装置，采用同步追踪补偿插值技术实现了各通道采样值的同步。
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用 新型，并非用于限定本实用新型的范围。图1为本实用新型数字故障录波装置的结构图，如图1所示，本实用新型的数字故 障录波装置包括报文集中模块1和数字录波模块2，其中，报文集中模块1用于采集过程层 的报文，传送给数字录波模块2，数字录波模块2用于对报文集中模块1传送的报文进行分 析处理，得到故障信息(即故障分析结果)，报文集中模块1中包含同步追踪单元111，同步 追踪单元111用于消除报文集中模块1内采样值通道的时延误差，实现多间隔采样值通道 的同步。其中，同步追踪单元中采用同步追踪补偿插值方式消除所述报文集中模块内采样 值通道的时延误差，实现多间隔采样值通道的同步。再如图1所示，报文集中模块1可以包括第一报文集中模块11和第二报文集中 模块12，第一报文集中模块11用于采集IEC60044-8采样值报文，第二报文集中模块12用 于采集IEC61850-G00SE报文，同步追踪单元111包含在第一报文集中模块11中。由于 IEC60044-8报文是点对点的串行FT3报文，而GOOSE报文是以太网报文，故本实用新型设计 了两种报文集中模块用于接收不同类的两种报文，即第一报文集中模块和第二报文集中 模块。第一报文集中模块记录IEC60044-8报文，IEC60044-8报文是采用曼彻斯特编码， 每路光纤传输固定12路SAV报文。第一报文集中模块接收多路光纤传输的IEC60044-8报 文(即采样值报文)，采用FPGA (Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实 现解码，并实现多路SAV报文的同步；第二报文集中模块接收变电站中的GOOSE报文，并且 可以具有多个光纤接口，实现多个光纤通道的GOOSE报文接入。数字录波模块2除了完成采样值报文以及GOOSE报文的分析计算、记录存储等分 析处理，还与站控层设备进行MMS(Multimedia Message Service,多媒体信息服务)通信。图2为本实用新型数字故障录波装置的应用示意图，如图2所示，第一报文集中模 块接入IEC60044-8报文，第二报文集中模块接入GOOSE报文，第一报文集中模块中包含有 嵌入式系统ZHP405R8芯片(嵌入式系统ZHP405R8主要用于IEC60044-8报文的接入、同步 追踪、补偿和插值)，第二报文集中模块中包含有ZHP405F8 (ZHP405F8为8端口光纤以太网 接入模块，用于GOOSE报文的接入)和嵌入式系统ZHP405RG00SE(嵌入式系统ZHP405RG00SE 用于连接第一报文集中模块和对GOOSE报文进行处理)，数字录波模块与含有光纤接口的交 换机相连，通过该交换机与其他后台(即站控层的设备)进行MMS通信，该交换机还与录波管理机单元相连，数字录波模块还同PTP (精密网络授时协议)、NTP (网络授时协议)/SNTP (简单网络授时协议)和IRIG-B (采用IRIG-B标准的一种授时协议)相连。下面对第一报文集中模块中同步追踪单元的功能及原理进行说明。图3为现有技术中传输时延导致的波形不同步图。电压电流从电子式互感器的 采集到合并单元采样值报文的发送，由于各个设备硬件处理能力的差异以及采样值报文传 输路径的不同(级联或者直联)，数字故障录波装置所获取各个间隔的采样值报文是不同步 的。数字故障录波装置的第一报文集中模块采用同步追踪补偿插值技术实现各个间隔的采 样值同步。图4为本实用新型数字故障录波装置中同步追踪单元处理后的波形图。各个合并 单元的采样值报文的传输时延参数记录了一次设备电压电流采集与采样值报文发送时的 时延，且各个时延均不相同。第一报文集中模块采用高精度计数器以及与采样频率相同的 定时器。高精度计数器将获取的每个采样值报文打上时标，该时标为第一报文集中模块接 收到该采样值报文的本地时间。当该采样值存储在缓冲区的时候，采样值的时标已经为减 去传输时延的时标，即此时缓冲区的采样值时标为真实的一次设备采样时的时标，且缓冲 区的所有采样值都是同步的。当定时器产生中断时，中断点的时刻减去所有接入的合并单 元的最大传输时延，此时间即为需要进行记录采样值的真实一次采样时间。采用插值法在 采样值缓冲区找到与此时刻相近的两点采样值，进行插值，即得到插值后的采样点值。采用追踪补偿插值法消除了各通道由于传输时延导致的相位差，进行补偿后的每 个通道数据都为电子式互感器的真实采样数据。采用追踪补偿插值法对追踪补偿后的数据 进行插值，消除了各合并单元由于硬件晶振导致的误差。同步追踪单元利用追踪补偿插值 技术消除了采样数据由于传输路径带来的时延误差以及合并单元硬件晶振的误差，最后真 实再现了电子式互感器的真实采样数据。由上可见，本实用新型的数字故障录波装置能够消除各个采样值通道间存在的时 延，从而得到准确的故障分析结果。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求一种数字故障录波装置，包括用于采集过程层报文的报文集中模块和数字录波模块，所述报文集中模块将报文传送给所述数字录波模块，其特征在于，所述报文集中模块中包含用于消除所述报文集中模块内采样值通道的时延误差的同步追踪单元。
2.根据权利要求1所述的数字故障录波装置，其特征在于，所述报文集中模块包括第 一报文集中模块和第二报文集中模块，所述同步追踪单元包含在所述第一报文集中模块 中。
3.根据权利要求2所述的数字故障录波装置，其特征在于，所述第二报文集中模块具 有多个光纤接口。
4.根据权利要求1所述的数字故障录波装置，其特征在于，所述数字录波模块还用于 与站控层设备进行通信。
专利摘要本实用新型涉及一种数字故障录波装置，包括报文集中模块和数字录波模块，所述报文集中模块用于采集过程层的报文，传送给所述数字录波模块，所述数字录波模块用于对所述报文进行分析处理，得到故障信息，所述报文集中模块中包含同步追踪单元，所述同步追踪单元用于消除所述报文集中模块内采样值通道的时延误差，实现多间隔采样值通道的同步。本实用新型的数字故障录波装置能够消除各个采样值通道间存在的时延，从而得到准确的故障分析结果。
文档编号G01R31/08GK201740842SQ20092031187
公开日2011年2月9日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者冯维纲, 卜明新, 周纪录, 常风然, 张洪, 张鹏, 王正齐, 萧彦, 赵春雷, 赵银凤 申请人:河北省电力公司;武汉中元华电科技股份有限公司