[发明专利]基于时钟同步的配电网监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于时钟同步的配电网监测装置及方法，属于配电网运行状态监测领域。包括数据处理单元DSP、本地时钟模块FPGA、GPS模块、模拟信号调理板及开关量板，所述本地时钟模块FPGA维持一高精度的相位及速率可调时钟，分辨率在ns级，同时负责对WPTP无线时钟同步过程中时间戳的精确标记；数据处理单元DSP负责对模拟量A/D采样和DFT相量计算与相角修正算法的执行；GPS模块负责接收GPS信号并解析时间信息完成对主节点本地时钟同步；模拟信号调理板及开关量板完成对电网被测信号的变送和幅值整定，以电信号送入A/D转换器进行采样。具有科学合理、适用性强、可靠性高、效果佳的优点。

技术领域

本发明涉及配电网运行状态监测领域，特别涉及一种基于时钟同步的配电网监测装置及 方法。

背景技术

在泛在电力物联网建设的大背景下，电气参数信息的采集作为建设泛在电力物联网的第 一步，而时钟同步对于配电网管理系统DMS(Distribution Management System)、配电网调度 管理系统OMS(Outage Management System)和配电自动化系统DAS(Distribution Automation System)意义重大。

随着可再生能源及各种DG(接入配电网当中或电网中用户一侧的小容量的发电系统) 在配电网中的进一步扩展、渗透和配电网复杂度及网络节点数的增加，能够实现配电网数据 采集模块时钟同步的系统将会扮演越来越特别重要的角色。故基于时钟同步的配电网监测装 置具有很大的研究价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时钟同步的配电网监测装置及方法，解决了现有技术存 在的监测效果不理想、可靠性差等问题。本发明硬件系统采用全球定位系统(GPS)同步相 量测量方案。基于DSP(digital signal processor微处理器)结构，具有高速的运算能力和丰 富的外围电路，可以实现配电网中大量节点的同步相量测量。且设计科学合理、适用性强、 可靠性高、效果佳。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

基于时钟同步的配电网监测装置，包括数据处理单元DSP、本地时钟模块FPGA、GPS模块、模拟信号调理板及开关量板，所述本地时钟模块FPGA维持一高精度的相位及速率可调时钟，分辨率在ns级，同时负责对WPTP无线时钟同步过程中时间戳的精确标记；数据 处理单元DSP负责对模拟量A/D采样和DFT相量计算与相角修正算法的执行；GPS模块负 责接收GPS信号并解析时间信息完成对主节点本地时钟同步；模拟信号调理板及开关量板 完成对电网被测信号的变送和幅值整定，以电信号送入A/D转换器进行采样。

所述的数据处理单元DSP采用TI公司生产TMS320F28335作为主处理器，用于对采样数 据的相量计算；其中串口SCI有多个是通过转换插针的方式转换，用于对本地时钟模块FPGA、 GPS模块的配置和数据传输。

所述的本地时钟模块FPGA为EP4CE6E22C8N芯片，GPS模块为LEA-6T-00。

本发明的另一目的在于提供一种基于时钟同步的配电网监测装置实现的监测方法，包 括如下步骤：

步骤(1)、基于DFT/FFT相量误差修正：

(1.1)频率同步采样下的传统DFT计算，同步相量测量装置的数据处理部分首先根据 统一时标的到来作为DFT数据窗开始标记，以此开始记录采样点个数，当数据窗内采满点 数N时，以此N点采样值做DFT计算，设相量计算幅值和相角结果分别为A和θ_DFT；