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基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法

文檔序號:7855845閱讀:154來源:國知局
專利名稱:基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電力控制領(lǐng)域,具體涉及基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法。
背景技術(shù)
數(shù)字化變電站具有信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的特點,隨之可以發(fā)展高級應(yīng)用的基礎(chǔ),是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。目前國內(nèi)在運數(shù)字化變電站的繼電保護等二次設(shè)備性能尚無有效檢測手段,無法滿足數(shù)字化變電站數(shù)字化全站設(shè)備的檢驗和監(jiān)測要求。數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)的站控層、過程層及間隔層的組網(wǎng)方案、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是多樣的。根據(jù)不同的網(wǎng)路結(jié)構(gòu),采樣值傳輸網(wǎng)與GOOSE網(wǎng)可能獨立組網(wǎng),也可能混合組網(wǎng),仿真測試系統(tǒng)必須在時間同步上滿足數(shù)字化變電站的要求。模擬量與數(shù)字化變電站數(shù)字量混合輸出的關(guān)鍵仍然是它們之間的同步問題,數(shù)字信號需要經(jīng)過多路數(shù)字化仿真模擬綜合測試裝置的編碼打包經(jīng)光纖以太網(wǎng)端口輸出,模擬量需要經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量小信號后通過功率放大器輸出,兩者的輸出方式和路徑不一樣,傳輸延時亦有差異,即兩者之間也存在信號同步問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可以實現(xiàn)高精度時鐘同步的數(shù)字化變電站分布測試方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法,數(shù)字化變電站控制系統(tǒng),包括過程層、間隔層和變電站層三層,其中保護、測控和計量等設(shè)備屬于間隔層,間隔層和過程層之間信息可通過特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M行交互,其特征在于包括以下步驟:a、數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測試,模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號,必須設(shè)計低電平模擬量測試單元,其模擬的輸出電壓的額定值為4V,輸出電流的額定值為200mV ;b、使用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)變電站模擬測試,并且將以太網(wǎng)(IEEE-1588)的精確時間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信(ZigBee)的時間同步,實現(xiàn)無線同步對時精度精確到毫秒級,并采用PTP時鐘同步原理,可以有效地消除時鐘偏差和信息傳輸延時,從而達到各時鐘間較高精度的同步;C、偏移測量:子節(jié)點周期性地向主機發(fā)送同步報文,主機將收到的同步報文經(jīng)過處理后將自己的時間信息(包括包處理時間)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點,該子節(jié)點收到此時間信息后計算出與主機的時鐘偏移量;d、延時測量:子節(jié)點記錄同步報文的發(fā)送時間和應(yīng)答報文的接收時間,計算出2個時間的間隔,然后減去主機的包處理時間,再除以2得出從時鐘與主時鐘的延遲時間;e、偏移和延時都已經(jīng)計算出來,子節(jié)點再調(diào)整時間,從而達到主從時鐘的同步。
本發(fā)明通過利用無線收發(fā)器和和小信號量測試單元通過無線ZigBee技術(shù),解決分散安裝于一次設(shè)備的間隔層的模擬仿真測試,本系統(tǒng)時鐘同步原理與PTP協(xié)議不同,偏移測量和延時測量由一次通信過程完成,并不是分2個階段進行的,進一步降低了同步通信的握手次數(shù),有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負載,既提高了同步的可靠性也減小了其對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響。


一下結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細的舉例說明。圖1為本發(fā)明同步原理示意圖。
具體實施例方式基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法,基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為核心的數(shù)字化變電站控制系統(tǒng),包括過程層、間隔層和變電站層三層,其中保護、測控和計量等設(shè)備屬于間隔層,間隔層和過程層之間信息可通過特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M行交互,此過程中,二次設(shè)備I/O單元分解出來作為智能化一次設(shè)備的一部分,屬于過程層,二次設(shè)備(間隔層)和一次設(shè)備(過程層)之間采用高速網(wǎng)絡(luò)連接,按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)完成信息交互,對于數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測試,模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號,必須設(shè)計低電平模擬量測試單元,其模擬的輸出電壓的額定值為4V,輸出電流的額定值為200mV,常規(guī)的D/A轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn),基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為核心的數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測試,使用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)變電站模擬測試,并且將IEEE-1588的精確時間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無線ZigBee的時間同步,實現(xiàn)無線同步對時精度精確到毫秒級;采用PTP時鐘同步原理,可以有效地消除時鐘偏差和信息傳輸延時,從而達到各時鐘間較高精度的同步。實施例一圖1所示,偏移測量:由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)允許節(jié)點即時加入和脫離,故不能使用主機周期性組播發(fā)送同步報文的方式,而采取子節(jié)點周期性地向主機發(fā)送同步報文的方式,主機收到此同步報文經(jīng)過處理后將自己的時間信息(包括包處理時間,如圖的Tm2 Tml)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點,該子節(jié)點收到此時間信息后就可以計算出與主機的時鐘偏移量??紤]到系統(tǒng)對同步精度的要求不是特別高,子節(jié)點并沒有發(fā)送可選的隨后報文,這樣也可以減少每次同步通信的握手次數(shù),從而降低網(wǎng)絡(luò)負載。實施例二從圖中可以看出,同步報文發(fā)送之后,子節(jié)點并沒有再發(fā)送延時請求報文,這是因為利用偏移測量過程中的時間信息就可以計算出子節(jié)點到主機的傳輸延時。這里計算延時的方法與PTP協(xié)議不同,子節(jié)點記錄同步報文的發(fā)送時間和應(yīng)答報文的接收時間,計算出2個時間的間隔,如圖中的Ts2 Tsl,然后減去主機的包處理時間,如圖中的Tm2 TmUl網(wǎng)絡(luò)為對稱網(wǎng)絡(luò),再除以2就得出從時鐘與主時鐘的延遲時間。到此,偏移和延時都已經(jīng)計算出來,子節(jié)點再調(diào)整時間,從而達到主從時鐘的同步??梢钥闯?,本系統(tǒng)時鐘同步原理與PTP協(xié)議不同,偏移測量和延時測量由一次通信過程完成,并不是分2個階段進行的,進一步降低了同步通信的握手次數(shù),有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負載,既提高了同步的可靠性也減小了其對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響,偏移和延時都已經(jīng)計算出來,子節(jié)點再調(diào)整時間,從而達到主從時鐘的同步。
權(quán)利要求
1.基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法,數(shù)字化變電站控制系統(tǒng),包括過程層、間隔層和變電站層三層,其中保護、測控和計量等設(shè)備屬于間隔層,間隔層和過程層之間信息可通過特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M行交互,其特征在于包括以下步驟: a、數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的模擬測試,模擬仿真間隔層裝置電壓電流輸入為電子式互感器輸出的低電平模擬信號,必須設(shè)計低電平模擬量測試單元,其模擬的輸出電壓的額定值為4V,輸出電流的額定值為200mV ; b、使用ZigBee無線技術(shù)實現(xiàn)變電站模擬測試,并且將以太網(wǎng)(IEEE-1588)的精確時間協(xié)議(PTP)應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信(ZigBee)的時間同步,實現(xiàn)無線同步對時精度精確到毫秒級,并采用PTP時鐘同步原理,可以有效地消除時鐘偏差和信息傳輸延時,從而達到各時鐘間較高精度的同步; C、偏移測量:子節(jié)點周期性地向主機發(fā)送同步報文,主機將收到的同步報文經(jīng)過處理后將自己的時間信息(包括包處理時間)發(fā)送給相應(yīng)的子節(jié)點,該子節(jié)點收到此時間信息后計算出與主機的時鐘偏移量; d、延時測量:子節(jié)點記錄同步報文的發(fā)送時間和應(yīng)答報文的接收時間,計算出2個時間的間隔,然后減去主機的包處理時間,再除以2得出從時鐘與主時鐘的延遲時間; e、偏移和延時都已經(jīng)計算出來,子節(jié)點再調(diào)整時間,從而達到主從時鐘的同步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法,基于ZigBee無線技術(shù)的數(shù)字化變電站分布測試方法,數(shù)字化變電站控制系統(tǒng),包括過程層、間隔層和變電站層三層,其中保護、測控和計量等設(shè)備屬于間隔層,間隔層和過程層之間信息可通過特定通信服務(wù)映射的采樣值和面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录M行交互,利用無線收發(fā)器和和小信號量測試單元通過無線ZigBee技術(shù),解決分散安裝于一次設(shè)備的間隔層的模擬仿真測試,本系統(tǒng)時鐘同步原理與PTP協(xié)議不同,偏移測量和延時測量由一次通信過程完成,并不是分2個階段進行的,降低同步通信的握手次數(shù),有效地降低了網(wǎng)絡(luò)負載,既提高同步的可靠性也減小了其對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響。
文檔編號H04J3/06GK103178987SQ201210241438
公開日2013年6月26日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者劉勁, 丁建義, 江峰, 林峰平, 晏文龍, 楊德勇, 劉健 申請人:深圳市康必達中創(chuàng)科技有限公司
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