[发明专利]交互式采样值传输系统及其采样值传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEC61588和GOOSE的交互式采样值传输系统及其采样值传输方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

随着IEC61850标准的推广和电子式互感器的应用，基于采样值的智能电子设备已经逐步应用于各类数字化变电站或智能变电站。变电站过程层的电子互感器向合并单元(MU)输出反映电流、电压的数字量信号，合并单元发送固定采样间隔的交流电气量采样值数据至位于间隔层的智能电子设备(IED)。采样值的数字化通信方式有利于信息共享，整个变电站的信息容量得到大幅度的提升。但采样值的数字化传输也带来一些新的问题，不同的合并单元输出的采样值如何同步就是其中之一。

IEC 61850针对不同应用的同步时钟报文定义了5个等级，采样值报文(测量、计量用)的同步要求最高，为1us，但对于采样值如何同步，IEC 61850并未给出具体的实现方法。目前比较流行的方法是基于外部时钟源的硬接线同步如秒脉冲或IRIG-B码和IEC61588的网络同步两种方案。但这种方案依赖外部时钟源，不利于变电站的安全、可靠运行。国家电网公司企业标准-Q/GDW383-2009《智能变电站技术导则》和国家电网公司企业标准-Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护实施规范》都明确要求继电保护装置应不依赖于外部对时系统实现其保护功能。

《智能变电站继电保护实施规范》采用了采样和传输延时补偿的方案，即MU输出相应电子式互感器整体的采样响应延时，同时规定采样值的传输延时小于10us，采样值发送间隔离散值小于10us。间隔层的保护装置接收到采样值后，可以根据接收瞬时时刻，利用采样和传输延时等信息，倒推出采样的实际时刻，然后再通过重采样等数学算法抽取出需要的采样值。这样保护装置可以不依赖外部对时系统实现保护功能。但该方法要求采样值接收电路具有硬件打时标的功能，而且同步的精度不高，目前只有10us，如果采样值传输路径中有交换机等设备，延时将难以保证，因此不利于数据共享。

以上两种方案合并单元发出的采样值数据的采样频率是固定的，采样值并不一定是间隔层IED需要的采样时刻的数据，IED接收到采样值后还要进行重采样等数据处理。

本发明公开了一种基于IEC61588(IEEE1588)精确对时协议和GOOSE协议的交互式采样值传输机制，采样值的同步可以不依赖于外部对时系统，采样值的同步精度优于100ns，并且间隔层IED可以根据自己的应用向合并单元定制各自需要的采样值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种交互式采样值传输机制，采样值的同步可以不依赖于外部对时系统，采样值的同步精度高，并且间隔层IED可以根据自己的应用需求向合并单元定制各自需要的采样值。

为解决上述技术问题，本发明提供一种交互式采样值传输系统，包括各间隔层IED和过程层的合并单元，其特征在于：每个合并单元具有一个或多个采样值控制块(SMVCB)，并分别为每个采样值控制块定义一个从时钟，各从时钟互不相关，每个从时钟与间隔层IED的主时钟相通信，每个间隔层IED定义一个GOOSE控制块(GOCB)，内部包括是否采样、采样起始时刻、采样点个数、采样间隔信息，所述GOOSE控制块通过GOOSE报文向合并单元发送信息，间隔层的不同的IED与合并单元不同的采样值控制块进行关联，接收其采样值。

前述的交互式采样值传输系统，其特征在于：所述主时钟为IEC61588主时钟，各从时钟为IEC61588从时钟。

前述的交互式采样值传输系统，其特征在于：所述主时钟为IEEE1588主时钟，各从时钟为IEEE1588从时钟。

一种交互式采样值传输方法，其特征在于包括以下步骤：

1)各间隔层IED实现IEC61588或IEEE1588主时钟功能；

2)过程层的合并单元具有一个或多个采样值控制块(SMVCB)，并分别为每个采样值控制块定义一个IEC61588或IEEE1588从时钟，各从时钟互不相关；

3)间隔层的不同的智能IED作为采样值服务的客户端与合并单元不同的采样值控制块进行关联，接收其采样值；

4)各间隔层IED通过IEC61588或IEEE1588精确对时协议对一个或多个合并单元有关的采样值控制块进行时钟同步，各间隔层IED的时钟可以和外部时钟同步也可以是自己的私有时钟；

5)合并单元收到IED的对时信号后，并不是将自己装置的时间调整为IED的时间，而是将各采样值控制块的从时钟和各IED的主时钟进行同步；