智能变电站数字采样延时特性分析与试验.pdf

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1、第37卷第24期Vol.37No.242013年12月25日Dec.25,2013DOI:10.7500/AEPS201212045智能变电站数字采样延时特性分析与试验袁宇波1,卜强生1,高磊1,张道农2,陈久林1,宋亮亮1(1.江苏省电力公司电力科学研究院,江苏省南京市211113;2.华北电力设计院工程有限公司,北京市100120)摘要:数字采样的额定延时和相位误差是影响继电保护性能的重要因素。文中分析了数字采样各个环节延时的构成,阐述了目前智能变电站采样同步实现方式,比较了数字采样的额定延时与相位误差的异同,提出了

2、间接法和直接法额定延时检测方法并比较了二者的优缺点。最后给出了数字采样在智能变电站应用中的注意事项及建议。关键词:数字采样;额定延时;相位误差;直接法;间接法0引言方式传输给监控、计量、相量测量单元(PMU)装置。实际工程应用中间隔的保护、测控装置一般还需要智能变电站中应用电子式互感器或常规互感器母线电压,母线电压级联至间隔合并单元后统一输就地数字化方式进行采样,能有效避免外界环境干出。扰、电流二次开路、电压二次短路、传输损耗、电缆多点接地影响等问题,而且可以实现信号采集的共享3>3TV3CDD化,具有一

3、定的优越性。数字采样引入了数据处理、ECTEVT传输和等待所需的固有延时,其与相位误差是2个*4[1]。FKFKtds不同的概念,并带来了跨间隔数据同步的新问题D本文从数字采样环节出发,解释额定延时的组FT3FT3tdtF成及与相位误差的区别,阐述了采样同步的不同实3TVFFT3KKtdw现方式,提出了额定延时的测试方法,最终给出数字F(FD)tdM采样工程应用建议。FDDL/T860.92tF1数字采样环节dstDDL/T860.92DL/T860.9

4、21.1采样环节构成33C常规变电站中电流、电压模拟量通过电缆方式*4U3接入保护、测控、计量等二次装置,由各二次装置实图1智能变电站数字采样环节示例现模拟量的采集。由于模拟量电信号在电缆中的传Fig.1Digitalsamplingprocessexampleinsmartsubstation播速度接近光速,因此可认为电流、电压传输是没有[2]延时的。若采用常规互感器就地数字化模式,则没有独智能变电站中保护、监控、计量系统的采样通过立的采集模块,如图1中母线电压互感器(TV)所电子式互感器或“常规互感器+合并

5、单元”的方式实示,常规互感器二次输出直接接入合并单元,模拟量现。采样环节由原来的保护、测控、计量等装置前移采集功能在合并单元实现,其他环节与电子式互感并分散到各电子式互感器或就地采样的合并单元完器采样相同。成,如图1所示。电子式电流互感器(ECT)、电子式1.2额定延时组成电压互感器(EVT)通过采集模块将一次电流、电压电子式互感器采集模块或合并单元采样都需经量转换为二次数字量信号,再由合并单元进行同步、过模/数(A/D)转换、数据处理以及传输等环节,需合并等处理,然后输出标准格式的采样值(sampled要一定的时间。因

6、此,智能变电站的数字采样,从一value,SV),以点对点方式传输给保护装置,以网络次电流、电压输入至保护装置最终接收到SV需要[3]一定的延时。数字采样延时td典型值由图1所收稿日期:2012-12-06;修回日期:2013-07-09。示的各部分组成:采集模块的采样环节延时tds;采—76—·工程应用·袁宇波,等智能变电站数字采样延时特性分析与试验集模块数据发送及传输延时tdt;合并单元级联所需信号进行采样处理的,易于实现跨间隔同步采样,不等待时间tdw;合并单元的数据处理时间tdM;合并单同间隔额定延时可能不同。元

7、发送SV及传输所需时间tdst。对于常规互感器就地数字化模式,不存在独立采集模块,减少了tdt,D采样环节延时tds包含在合并单元数据处理时间tdMt2中。这些延时环节中,采集环节tds、合并单元数据1FK10处理环节tdM以及等待环节tdw所需的时间是整个采(KK1)tF6样延时的主要部分,一般可达到毫秒级。而数据发0SVEUt1dt1d送和传输延时tdt和tdst相对来说非常小,一般只有2微秒级。1FK20采集模块和合并单元的采样、等待、数据处理环(KK2)t节一般基于定时中断完成,定时中断

8、一般是采样周F60SVEUttd2d2期的整数倍,因此这些环节所需的时间是可知的。FT3KK1合并单元等待环节一般设计为在可控范围内,可根21据实际情况进行调整,调整间隔为采样周期。而采FT3KK202t集模块或合并单元的数据发送和传输延时具有一定10的不确定性,但这部分延时非常小,对整个采样环节