一种数字化变电站独立计量系统构架方法
【专利摘要】本发明涉及一种数字化变电站独立计量系统构架方法，将电子式电流互感器和电子式电压互感器将电力系统的电流电压转换为数字信号输出，将数字信号传输到数据同步分帧器，数据同步分帧器将接收到的数字信号进行同步处理，并将相关数据打包，将打包后的数据传输至电表，由电表完成电能的计量。本发明实现了数据链独立，保持计量数据的封闭性和数字化，提高了计量数据的安全性问题。
【专利说明】一种数字化变电站独立计量系统构架方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数字化电网建设中独立计量系统的总体构架方法，属于数字化变 电站【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近几年来，随着IEC 61850标准的应用和大量数字化设备的投入使用，数字化变 电站已在工程实践中得到广泛应用。数字化变电站与常规变电站一样，同样会存在电能计 量需要。计量作为电网公司营收的基础，有着重要的地位。但在目前的数字化变电站建设 过程中，只是充分考虑了技术先进性的需求，大力推进了数据和设备网络化，但对于计量系 统的特殊要求，没有充分的认识和考虑。这些问题迫切需要加以解决。
[0003] 现有的各个厂家设计的，正在运行的数字化变电站计量系统构架都是使用的是互 感器+合并单元输出信号采样+数字化电表的模式。互感器数据输出到合并单元，数据通 过处理后，再重采样后分发到保护，计量，测量设备。合并单元作为数据枢纽，具有改变数据 的可能，交换机作为分发设备也具有改变原始数据的可能。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术，本发明解决的技术问题是提供一种解决计量数据的安全性问 题的数字化变电站独立计量系统构架方法，可以克服现有技术的不足。
[0005] 本发明的技术方案是：数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于，其包 括： a、 电子式电流互感器和电子式电压互感器将电力系统的电流电压转换为数字信号输 出； b、 将电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号传输到数据同步分帧 器； c、 数据同步分帧器将接收到的数字信号进行同步处理，并将相关数据打包，将打包后 的数据传输至电表，由电表完成电能的计量。
[0006] 上述的数字化变电站独立计量系统构架方法是，电子式电流互感器和电子式电压 互感器测量的数字信号通过光纤传输到数据同步分帧器，数据同步分帧器将打包后的数据 通过光纤传输至电表。
[0007] 前述的数字化变电站独立计量系统构架方法是，数据同步分帧器包括管理控制总 线、数据总线、开关输入模块、处理器模块、信号输入模块，信号输入模块接收间隔的电流电 压输入信号，并通过数据总线与处理器模块之间传输数据，开关输入模块接收开关位置输 入接点信号，并通过管理控制总线与处理器模块之间传输数据，处理器模块将接收到的信 号重新同步，将同步后的数据打包，通过以太网口转发到电表。
[0008] 前述的数字化变电站独立计量系统构架方法是，处理器模块将同步后的数据打包 变成IEC-61850标准格式。
[0009] 数据总线为高速数据总线，管理控制总线为慢速总线。
[0010] 信号输入模块米用FPGA实现输入和输出信号的处理与通信。
[0011] 开关输入模块采用单片机实现输入和输出信号的处理与通信。
[0012] 所述的处理器模块采用FPGA实现与数据总线的数据交换。
[0013] 与现有技术比较，本发明将电子式电流互感器和电子式电压互感器将电力系统的 电流电压转换为数字信号输出；将电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号 传输到数据同步分帧器；数据同步分帧器将接收到的数字信号进行同步处理，并将相关数 据打包，将打包后的数据传输至电表，由电表完成电能的计量。
[0014] 本发明的电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号不通过现有合 并单元，实现了数据链独立，保持计量数据的封闭性和数字化，并且通过数据同步分帧器数 据进行同步处理，提高了数据的同步精度，从而提高了系统的计量精度。
[0015] 作为对上述技术方案的进一步改进，电子式电流互感器和电子式电压互感器测量 的数字信号通过光纤传输到数据同步分帧器，数据同步分帧器将打包后的数据通过光纤传 输至电表。由于采用光纤进行数据传输，降低了传输通道的误差损耗，从而进一步提高了系 统的计量精度。
[0016] 作为对上述技术方案的进一步改进，处理器模块将同步后的数据打包变成 IEC-61850标准格式；数据总线为高速数据总线，管理控制总线为慢速总线，提高数据传输 量；信号输入模块采用FPGA实现输入和输出信号的处理与通信，开关输入模块采用单片机 实现输入和输出信号的处理与通信，处理器模块采用FPGA实现与数据总线的数据交换，提 高硬件的处理能力，精确同步不同数据源数据，不需要重采样，提高计量精度。
[0017] 本发明的提出，实际就是解决了数字化变电站建设中的独立计量系统设计的基础 性问题。为数字化变电站的建设铺平道路，对它的推广起了极大的促进作用。在一定数量的 智能化变电站中应用后，可明显提高电能计量准确性，增强了电能采集的独立性和可靠性， 方便运行人员管理。规范化数字化变电站设计，切实推动数字化变电站的发展和稳定使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为现有数字化电站的计量系统的结构示意图； 图2为本发明提出的数字化电站独立计量系统的结构示意图； 图3为数据同步分帧器的结构框图； 图4为数据同步分帧器信号输入模块的结构框图； 图5为数据同步分帧器开关输入模块的结构框图； 图6为数据同步分帧器处理器模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0020] 如图2所示，本发明的电子式电流互感器和电子式电压互感器将电力系统的电流 电压转换为数字信号输出；将电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号传输 到数据同步分帧器；数据同步分帧器将接收到的数字信号进行同步处理，并将相关数据打 包，将打包后的数据传输至电表，由电表完成电能的计量。
[0021] 与图1所示的现有技术相比，本发明的电子式电流互感器和电子式电压互感器测 量的数字信号不通过现有合并单元，实现了数据链独立，保持计量数据的封闭性和数字化， 并且通过数据同步分帧器数据进行同步处理，提高了数据的同步精度，从而提高了系统的 计量精度。
[0022] 在发明的实施方式中，可将电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信 号通过光纤传输到数据同步分帧器，数据同步分帧器将打包后的数据通过光纤传输至电 表。由于采用光纤进行数据传输，降低了传输通道的误差损耗，从而进一步提高了系统的计 量精度。
[0023] 本发明中，数据同步分帧器接收的电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的 数字信号不局限于一路数据源，数据同步分帧器接收一路数据源或不小于一路数据源的情 况，均在本发明的保护范围内。
[0024] 本发明的数据同步分帧器结构框图如图3所示。数字化变电站独立计量系统的数 据同步分帧器包括管理控制总线5、数据总线4、开关输入模块1、处理器模块2、信号输入模 块3,信号输入模块3接收间隔的电流电压输入信号，并通过数据总线4与处理器模块2之 间传输数据，开关输入模块1接收开关位置输入接点信号，并通过管理控制总线5与处理器 模块2之间传输数据，处理器模块2将接收到的信号重新同步，将同步后的数据打包，打包 后的数据可采用IEC-61850标准格式，并通过以太网口转发到电表。
[0025] 数据总线4为可采用高速数据总线，管理控制总线5为可采用慢速总线。信号输入 模块3结构框图如图4所示，采用FPGA实现输入和输出信号的处理与通信，具有多路信号 输入，图4所示的信号输入模块3共有9路输入信号。开关输入模块1采用单片机实现输入 和输出信号的处理与通信，开关输入模块1结构框图如图5所示，单片机可采用STM32F103， 共有4路输入信号。处理器模块2结构框图如图6所示，采用FPGA与数据总线4之间传输 数据。
[0026] 本发明的数字化电网建设中独立计量系统的数据同步分帧器，可以通过光纤与电 表、电流互感器、电压互感器连接通信，降低传输通道的误差损耗。
[0027] 根据上述说明，一种数字化电网建设中独立计量系统的数据同步分帧器的实施方 案，包括信号输入（N02，N05，N08 )，接入一个间隔的电流电压输入，最多9个通道；开关输入 (N03, N06, N09)，接收开关位置输入接点，满足变电站运行方式改变的输入；处理器（N04， N07, N010)，接收信号输入模块的信号，重新同步，数据打包，变成IEC-61850标准格式，转 发到电表。
【权利要求】
1. 一种数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于，其包括： a、 电子式电流互感器和电子式电压互感器将电力系统的电流电压转换为数字信号输 出； b、 将电子式电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号传输到数据同步分帧 器； c、 数据同步分帧器将接收到的数字信号进行同步处理，并将相关数据打包，将打包后 的数据传输至电表，由电表完成电能的计量。
2. 根据权利要求1所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于，电子式 电流互感器和电子式电压互感器测量的数字信号通过光纤传输到数据同步分帧器，数据同 步分帧器将打包后的数据通过光纤传输至电表。
3. 根据权利要求2所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于，数据同 步分帧器包括管理控制总线（5)、数据总线（4)、开关输入模块（1)、处理器模块（2)、信号输 入模块（3)，信号输入模块（3)接收间隔的电流电压输入信号，并通过数据总线（4)与处理 器模块（2)之间传输数据，开关输入模块（1)接收开关位置输入接点信号，并通过管理控制 总线（5)与处理器模块（2)之间传输数据，处理器模块（2)将接收到的信号重新同步，将同 步后的数据打包，通过以太网口转发到电表。
4. 根据权利要求3所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于：处理器 模块（2)将同步后的数据打包变成IEC-61850标准格式。
5. 根据权利要求3或4所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于，数据 总线（4)为高速数据总线，管理控制总线（5)为慢速总线。
6. 根据权利要求3所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于：信号输 入模块（3)采用FPGA实现输入和输出信号的处理与通信。
7. 根据权利要求2所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于：开关输 入模块（1)采用单片机实现输入和输出信号的处理与通信。
8. 根据权利要求2所述的数字化变电站独立计量系统构架方法，其特征在于：所述的 处理器模块（2)采用FPGA实现与数据总线（4)的数据交换。
【文档编号】H04L29/06GK104090157SQ201410200119
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】张秋雁, 肖震, 徐宏伟, 武建伟 申请人:贵州电力试验研究院, 南京新宁光电工程有限公司