[发明专利]一种数字化数据采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字化的数据采集装置，属于电力自动化技术领域。

背景技术

随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，一次、二次设备向小型化、智能化、高可靠性方向发展。电子式互感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、动态范围宽不易饱和、绝缘结构简单、易于数字信号传输等优点，顺应了电力工程的发展要求，得到了越来越广泛的应用。电子式互感器通过光纤与合并单元相连，并由合并单元将采样值上送给间隔层IED，合并单元的使用能够简化施工现场的电缆连接，减少占地面积，具有较大的工程价值，同时也能够促进数字化变电站的发展，并为智能电网的数字化需求提供有力保障。对合并单元的研究即是过程层与间隔层接口的研究，具有十分重要的意义。尤其是基于过程层总线的合并单元的研究，在实现上述功能的同时还能实现不同间隔间数据的共享，使用前景十分广阔。

当前国内对合并单元的研究多基于IEC60044-7/8和IEC61850-9-1等标准，并定义了采样值传输的通用数据集。通用数据集容纳了12个通道的采样值，类型均为16位整数。采样频率在9-1中也明确指明，一般为20fr，40fr，80fr，200fr等(fr为电网的额定频率，为50HZ)。合并单元通过串行点对点的方式向间隔层装置发送数据，9-1中也定义了具体的报文格式，在12路采样之后设置了2个16位的整数表示开关状态量。由于报文格式相对固定，很多厂家的合并单元没有按照IEC61850标准定义相应的逻辑设备、逻辑节点和数据集，仅仅按照报文的格式发送数据就行了，所以实现起来相对容易，但这并非真正意义上的合并单元。有些厂家虽然按照IEC61850标准来实现了合并单元，但是由于9-1本身是串行点对点的通信连接，不同间隔之间的数据仍然不能共享，并没有真正体现出电子式互感器的优势，因此，基于过程层总线通信的合并单元的研究就显得十分有意义。当前国外厂家如ABB、AREVA、SIEMENS等厂家均推出了基于9-2标准的合并单元，并因9-2的众多优势而被大力推广。国内厂家基于过程层总线通信的合并单元的研究还处于摸索阶段，所见论文较少，也没有实际的产品出来，因而针对9-2标准过程层总线的合并单元的研究显得尤为迫切。

IEC61850标准中过程总线上有两类重要信息传输：采样值信息和跳闸命令。IEC61850定义了3个等级的采样值同步准确度：T3，T4和T5。其中：T3等级要求为25us，用于配电线路保护；T4等级要求为4us，用于输电线路保护中；T5等级要求为1us，用于计量。由此可以看出，当前常用的GPS实现同步的方法根本无法满足T5等级的要求。同时GPS同步对时还需要额外的接线，增加了成本，降低了全站的可靠性。因此必须采用新的更加可靠的对时方法。考虑到IEEE1588对时将是今后必然的发展趋势，研制的基于9-2标准的合并单元实现了基于IEEE1588网络对时的功能。采用对时精度达到亚微妙级的IEEE1588网络对时方案，能够有效减少对GPS网络的依赖，提高合并单元的可靠性和采样的精确度。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种数字化的数据采集装置，能够按照IEC61850-9-2的标准实现数据采样传输功能，进而实现全站采样数据的共享。同时该装置还能够支持IEEE1588对时功能，满足数字化变电站对采样精度的要求。

为解决上述问题，本发明提供一种数字化数据采集装置，其特征在于，包括以下插件：

电源板：接入220V交直流电压，为装置提供工作电源；

AC采样板：接入传统电磁式互感器输出的模拟电压电流信号；

FT3板(串口通信采样)：接入电子式电压互感器、电子式电流互感器的采集的数字信号；

CPU板：数据的采样处理，以及采样报文的发送，同时接收外部IEEE1588对时报文；

总线背板：所有板件的接入，并实现板件间总线通信；

液晶显示板：显示装置的采样数据，故障事件记录以及参数的整定。

前述数字化数据采样装置，其特征在于：CPU板内部包括PowerPC8313系列芯片，可实现千兆网络通信，同时实现IEEE1588对时功能，进而将数据采样同步的时间误差控制在1us以下，能够大大提高采样精度。

前述数字化数据采样装置，其特征在于：所述CPU板支持GMRP协议(组播注册协议)。通过GMRP协议能够灵活的划分VLAN，有效减少采样报文在交换机部分的延迟，同时还能够减少端口接收不需要的报文，进而减少网络端口流量，提高网络的可靠性。