專利名稱：智能電網(wǎng)分布式測(cè)控同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分布式測(cè)試儀器領(lǐng)域，特別涉及智能電網(wǎng)中分布式測(cè)控儀器的GPS遠(yuǎn)程同步方法。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)是一個(gè)分布式電網(wǎng)，需要解決分布于不同地點(diǎn)的各種能源的并網(wǎng)發(fā)電，它將對(duì)整個(gè)電網(wǎng)安全測(cè)試與控制提出更多要求，其中位于不同地點(diǎn)的發(fā)電一變電一配電站之間的同步監(jiān)測(cè)與控制就是必須解決的問(wèn)題之一。遠(yuǎn)程同步技術(shù)較早是用無(wú)線電信號(hào)，隨著GPS同步技術(shù)出現(xiàn)后，開始使用GPS提供的I毫秒時(shí)序脈沖作為同步信號(hào)，解決2個(gè)或幾個(gè)站點(diǎn)之間的同步。已有方法難以解決智能電網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)同步采集、處理、存儲(chǔ)等問(wèn)題，需要提供一種具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的同步和數(shù)據(jù)管理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能電網(wǎng)分布式測(cè)控同步方法，建立分布式測(cè)試儀器，實(shí)現(xiàn)同步采集和控制，保證分散于不同地點(diǎn)的測(cè)試終端能夠嚴(yán)格地同步，并以GPS同步時(shí)序?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)，采用類似售票預(yù)約的同步機(jī)制，在高速以太網(wǎng)中由主站協(xié)同管理向測(cè)試網(wǎng)絡(luò)各個(gè)終端發(fā)售包含預(yù)約時(shí)刻的同步幀，各終端收到后，以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式，在其地址大小映射的時(shí)間片內(nèi)向主站發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答幀，主站收到終端的確認(rèn)幀后，就在相應(yīng)字段做標(biāo)記，準(zhǔn)確知道協(xié)同工作的終端信息，同時(shí)主站能夠配置終端使系統(tǒng)工作于多種模式，既可以指定全部網(wǎng)絡(luò)終端，也可以選擇特定的終端。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的方案是具有以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和GPS同步時(shí)序接口的測(cè)試終端，通過(guò)公知快速以太網(wǎng)交換機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成硬件平臺(tái)，在同步采集管理程序的控制下實(shí)現(xiàn)分布式電網(wǎng)的同步測(cè)試與控制；其中，以128臺(tái)終端構(gòu)成分布式測(cè)試系統(tǒng)，1-128個(gè)測(cè)試終端分別接于各變電站或工廠變壓器的測(cè)試端部位，完成本地的數(shù)據(jù)采集、控制與處理；同時(shí)每個(gè)終端又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受工作站W(wǎng)orkstation的管理，實(shí)現(xiàn)本地測(cè)試終端與其它終端的同步控制和協(xié)同其余終端的數(shù)據(jù)處理；其中，測(cè)試終端的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘是27MHz與GPS的I毫秒時(shí)鐘經(jīng)27倍分頻和鎖相環(huán)PLL處理建立1000倍頻計(jì)數(shù)同步，同步周期設(shè)定為5毫秒；其中，主站FPGA中構(gòu)建的處理器NIOS運(yùn)行預(yù)先設(shè)置的程序，通過(guò)以太網(wǎng)與各終端進(jìn)行預(yù)約采集和處理的通信，各終端在接收到同步命令后控制本機(jī)的程序在預(yù)約的時(shí)間點(diǎn)開始執(zhí)行采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸任務(wù)；其特征是該同步方法包括以下步驟
步驟I、主站預(yù)售同步幀預(yù)先存放于主站計(jì)算機(jī)中的程序通過(guò)交互界面接受用戶配置的計(jì)劃參與網(wǎng)絡(luò)所需的終端數(shù)、采集參數(shù)和處理數(shù)據(jù)指令，程序根據(jù)預(yù)設(shè)的全網(wǎng)同步期和當(dāng)前的時(shí)刻相加得到預(yù)同步時(shí)間點(diǎn)PreT，生成包含PreT的以太網(wǎng)UDP幀{Ticket :Syn，PreT, InBit}，其中Syn代表同步幀類型，InBit為預(yù)約終端特征字，共128位，每位為O或I代表一個(gè)終端參加或不參加協(xié)同采集，裝幀完成后在收到GPS同步脈沖后立即廣播發(fā)送到各終；
步驟2、終端的接收與同步終端的進(jìn)程處理器NIOS中的主程序一直處于偵聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)收到同步巾貞{Ticket:SA, Syn, PreT, InBit}后,設(shè)置本機(jī)預(yù)同步采樣點(diǎn),使本終端進(jìn)入同步狀態(tài)并在該點(diǎn)進(jìn)行同步采集；
步驟3、終端擇機(jī)發(fā)回應(yīng)答幀NIOS中的程序發(fā)回應(yīng)答的機(jī)制是時(shí)間片輪轉(zhuǎn)，在預(yù)同步期內(nèi)終端都有一個(gè)與自己IP地址相對(duì)應(yīng)的時(shí)間片，當(dāng)需要應(yīng)答并且輪到自己的時(shí)間片，則發(fā)送應(yīng)答同步巾貞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},特征字InBit的每一位表明相應(yīng)站點(diǎn)是否同步，當(dāng)相應(yīng)位為I表明同步成功，即本終端能夠參加；當(dāng)相應(yīng)位為0，表明同步不成功，可能是本終端電路故障；
步驟4、主站收票與計(jì)票主站程序在收到終端發(fā)回的應(yīng)答同步幀，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后有兩種結(jié)果，一種是全部進(jìn)入正常同步狀態(tài)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；另一種則是部分參加，這要根據(jù)預(yù)置模式進(jìn)入相應(yīng)的處理過(guò)程，經(jīng)程序統(tǒng)計(jì)，如果采用過(guò)半數(shù)投票制，則只需統(tǒng)計(jì)參加終端數(shù)字是否達(dá)到總數(shù)的一半，達(dá)到即進(jìn)行采集和處理，達(dá)不到則需進(jìn)行重新預(yù)約；
步驟5、主站重復(fù)預(yù)約主站在收不到終端發(fā)回的應(yīng)答時(shí)需要再重新預(yù)約，進(jìn)入步驟1， 最多經(jīng)16次預(yù)約后仍達(dá)不到合格票數(shù)時(shí)，則向用戶報(bào)告錯(cuò)誤。本發(fā)明的有益效果實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)試終端之間的同步測(cè)試，保證分布式電網(wǎng)對(duì)各站點(diǎn)的安全監(jiān)測(cè)、并網(wǎng)控制、適時(shí)高度的需要。


圖I智能電網(wǎng)分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。圖2具有以太網(wǎng)和GPS時(shí)序同步測(cè)試終端框圖。圖3分布式同步控制流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為是對(duì)技術(shù)方案的限制。如圖I所示，位于電力現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試終端RTM-I到RTM-n對(duì)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行三相電壓Ua-Uc、三相電流Ia-Ic的采集，由DSP進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)處理，然后通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)街行姆?wù)器Server, Server經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)的程序結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)控模型進(jìn)行處理，向各終端發(fā)送指令并向用戶User提供Web服務(wù)，管理員Asmin管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)監(jiān)控模式的控制。如圖2所示，是具有GPS同步的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端，由數(shù)-模轉(zhuǎn)換單元芯片AD7606完成三相及中心點(diǎn)的電壓、電流的采集，其采集時(shí)序與GPS接收單元提供的時(shí)序Clk_lms由控制單元中設(shè)置的鎖相壞PLL2進(jìn)行同步，為了保證采集能夠在一個(gè)電源周期里完成，還設(shè)置鎖相壞PLL1，這樣就使得采集的開始時(shí)刻受到Clk_lms同步，而采集頻率又是電源頻率的512倍；終端由NIOS和DSP兩個(gè)處理器進(jìn)行管理，其中DSP完成快速傅里變換FFT復(fù)雜信號(hào)處理，NIOS是內(nèi)嵌于FPGA中的處理器，完成進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)通信，在NIOS中加載了 μ Cos操作系統(tǒng)，定制了 TCP/IP協(xié)議，4(08通過(guò)以太網(wǎng)接口單元芯片1^^91(111與網(wǎng)絡(luò)上的其它終端通信。如圖3所示，是遠(yuǎn)程同步進(jìn)程控制流程圖；當(dāng)主站和終端完成初始化后，主站服務(wù)器中的程序負(fù)責(zé)通信進(jìn)程管理、數(shù)據(jù)通信工作，當(dāng)主站程序需要協(xié)同各終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)時(shí)，主站向各從站廣播預(yù)約同步巾貞，通過(guò)預(yù)售同步UDP巾貞{Ticket:Syn, PreT, InBit},其中Syn為同步巾貞類型，PreT為預(yù)同步時(shí)間點(diǎn)，是當(dāng)前時(shí)刻加上同步周期時(shí)間，InBit為預(yù)約終端特征字，用戶通過(guò)界面配置所需終端參與網(wǎng)絡(luò)處理采集和數(shù)據(jù)時(shí)，共128位，每位為O或I代表一個(gè)終端參加或不參加協(xié)同采集，裝幀完成后在收到GPS同步脈沖后立即廣播發(fā)送到各終；終端進(jìn)程一直處于偵聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)收到同步幀{Ticket:SA，Syn，PreT, InBit}后，設(shè)置本機(jī)預(yù)同步采樣點(diǎn)，并使本終端在該點(diǎn)進(jìn)行同步采集；終端在其輪轉(zhuǎn)的時(shí)間片內(nèi)發(fā)回應(yīng)答幀，轉(zhuǎn)換順序是本機(jī)地址IP地址相由高到低,每一個(gè)IP對(duì)應(yīng)的一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)需要應(yīng)答并且輪到自己的時(shí)間片，貝1J發(fā)送應(yīng)答同步巾貞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},此時(shí)InBit的每一位表明相應(yīng)站點(diǎn)是否同步，當(dāng)相應(yīng)位為I表明同步成功，即本終端能夠參加，當(dāng)相應(yīng)位為O表明同步不成功，可能是本終端電路故障；主站程序在收到終端發(fā)回的應(yīng)答同步幀，統(tǒng)計(jì)收到的票數(shù)，根據(jù)結(jié)果，作出是否需要再同步?jīng)Q策，一直達(dá)到預(yù)設(shè)的同步采集要求或給出報(bào)告；為防止主站收不到終端發(fā)回的應(yīng)答而發(fā)生死鎖，主站采用有限重復(fù)預(yù)約機(jī)制，最多經(jīng)16次預(yù)約后仍達(dá)不到合格票數(shù)時(shí)，則通知用戶，并產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)告；設(shè)定超時(shí)定時(shí)的目的 是防止傳輸數(shù)據(jù)的中間斷線或終端死機(jī)等異常時(shí)程序能回到初始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.智能電網(wǎng)分布式測(cè)控同步方法，具有以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和GPS同步時(shí)序接口的測(cè)試終端，通過(guò)公知快速以太網(wǎng)交換機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成硬件平臺(tái)，在同步采集管理程序的控制下實(shí)現(xiàn)分布式電網(wǎng)的同步測(cè)試與控制；其中，以128臺(tái)終端構(gòu)成分布式測(cè)試系統(tǒng)，1-128個(gè)測(cè)試終端分別接于各變電站或工廠變壓器的測(cè)試端部位，完成本地的數(shù)據(jù)采集、控制與處理；同時(shí)每個(gè)終端又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受工作站W(wǎng)orkstation的管理，實(shí)現(xiàn)本地測(cè)試終端與其它終端的同步控制和協(xié)同其余終端的數(shù)據(jù)處理；其中，測(cè)試終端的數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘是27MHz與GPS的I毫秒時(shí)鐘經(jīng)27倍分頻和鎖相環(huán)PLL處理建立1000倍頻計(jì)數(shù)同步，同步周期設(shè)定為5毫秒；其中，主站FPGA中構(gòu)建的處理器NIOS運(yùn)行預(yù)先設(shè)置的程序，通過(guò)以太網(wǎng)與各終端進(jìn)行預(yù)約采集和處理的通信，各終端在接收到同步命令后控制本機(jī)的程序在預(yù)約的時(shí)間點(diǎn)開始執(zhí)行采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸任務(wù)；其特征是該同步方法包括以下步驟 步驟I、主站預(yù)售同步幀預(yù)先存放于主站計(jì)算機(jī)中的程序通過(guò)交互界面接受用戶配置的計(jì)劃參與網(wǎng)絡(luò)所需的終端數(shù)、采集參數(shù)和處理數(shù)據(jù)指令，程序根據(jù)預(yù)設(shè)的全網(wǎng)同步期和當(dāng)前的時(shí)刻相加得到預(yù)同步時(shí)間點(diǎn)PreT，生成包含PreT的以太網(wǎng)UDP幀{Ticket:Syn，PreT, InBit }，其中Syn代表同步幀類型，InBit為預(yù)約終端特征字，共128位，每位為O或I代表一個(gè)終端參加或不參加協(xié)同采集，裝幀完成后在收到GPS同步脈沖后立即廣播發(fā)送到各終； 步驟2、終端的接收與同步終端的進(jìn)程處理器NIOS中的主程序一直處于偵聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)收到同步巾貞{Ticket:SA, Syn, PreT, InBit}后,設(shè)置本機(jī)預(yù)同步采樣點(diǎn),使本終端進(jìn)入同步狀態(tài)并在該點(diǎn)進(jìn)行同步采集； 步驟3、終端擇機(jī)發(fā)回應(yīng)答幀NIOS中的程序發(fā)回應(yīng)答的機(jī)制是時(shí)間片輪轉(zhuǎn)，在預(yù)同步期內(nèi)終端都有一個(gè)與自己IP地址相對(duì)應(yīng)的時(shí)間片，當(dāng)需要應(yīng)答并且輪到自己的時(shí)間片，則發(fā)送應(yīng)答同步巾貞{Ticket:SA, DA, Syn, PreT, InBit},特征字InBit的每一位表明相應(yīng)站點(diǎn)是否同步，當(dāng)相應(yīng)位為I表明同步成功，即本終端能夠參加；當(dāng)相應(yīng)位為0，表明同步不成功，可能是本終端電路故障； 步驟4、主站收票與計(jì)票主站程序在收到終端發(fā)回的應(yīng)答同步幀，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后有兩種結(jié)果，一種是全部進(jìn)入正常同步狀態(tài)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；另一種則是部分參加，這要根據(jù)預(yù)置模式進(jìn)入相應(yīng)的處理過(guò)程，經(jīng)程序統(tǒng)計(jì)，如果采用過(guò)半數(shù)投票制，則只需統(tǒng)計(jì)參加終端數(shù)字是否達(dá)到總數(shù)的一半，達(dá)到即進(jìn)行采集和處理，達(dá)不到則需進(jìn)行重新預(yù)約； 步驟5、主站重復(fù)預(yù)約主站在收不到終端發(fā)回的應(yīng)答時(shí)需要再重新預(yù)約，進(jìn)入步驟.1，最多經(jīng)16次預(yù)約后仍達(dá)不到合格票數(shù)時(shí)，則向用戶報(bào)告錯(cuò)誤。
全文摘要
本發(fā)明公開了智能電網(wǎng)分布式測(cè)控同步方法，具有以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和GPS同步時(shí)序接口的測(cè)試終端，通過(guò)公知快速以太網(wǎng)交換機(jī)和服務(wù)器構(gòu)成硬件平臺(tái)，在同步采集管理程序的控制下實(shí)現(xiàn)分布式電網(wǎng)的同步測(cè)試與控制；其中，以128臺(tái)終端構(gòu)成分布式測(cè)試系統(tǒng)，1-128個(gè)測(cè)試終端分別接于各變電站或工廠的不同部位，完成本地的數(shù)據(jù)采集、控制與處理，同時(shí)每終端又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受工作站W(wǎng)orkstation的管理，實(shí)現(xiàn)本地測(cè)試終端與其它終端的同步控制和協(xié)同其余終端的數(shù)據(jù)處理；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)試終端之間的同步測(cè)試，滿足分布式電網(wǎng)對(duì)各站點(diǎn)的安全監(jiān)測(cè)、并網(wǎng)控制、適時(shí)調(diào)度的需要。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102710357SQ20121017801
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者丁衛(wèi)紅, 吳洪濤, 李海寧, 趙建洋, 陳小崗 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院