專利名稱：鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法
鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鐵路供電系統(tǒng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，包括牽引供電和10KV、低壓配電，涉及變電所、配電所、箱變等站點的電壓、電流實時負荷曲線的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和電力監(jiān)控終端數(shù)據(jù)采集、處理能力的增強，鐵路電力用戶對供電質(zhì)量的要求越來越高，供電部門除了要對供電網(wǎng)絡(luò)故障工況時的電量數(shù)據(jù)準確把握以外，迫切需要在現(xiàn)有變配電站監(jiān)控系統(tǒng)和電力遠動終端基礎(chǔ)上，對正常和故障運行工況下的電壓、電流量進行高精度的實時監(jiān)測記錄，要求記錄數(shù)據(jù)的時標基于系統(tǒng)精確時鐘且故障時刻的時間分辨率達到毫秒級。
在電力監(jiān)控終端的常規(guī)設(shè)計中，受限于通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，測量量一般以1秒的最小時間分辨率越閥值上送，在負荷平穩(wěn)階段則以20-60秒的間隔循環(huán)上送，測量量數(shù)據(jù)時間分辨率低且不帶時標。
常規(guī)的電力SCADA系統(tǒng)或變電站監(jiān)控系統(tǒng)，對各種電壓、電流量的監(jiān)視記錄是基于保護測控裝置主動或定時循環(huán)上送遙測量的方式，所獲得的遙測數(shù)據(jù)自身不帶時標，數(shù)據(jù)的更新時間間隔只能達到秒級，所記錄數(shù)據(jù)的變化時標也只能采用SCADA主站或監(jiān)控系統(tǒng)計算機本身的時鐘。在主站或監(jiān)控系統(tǒng)計算機的曲線歷史數(shù)據(jù)保存過程中，由于采用固定時間分辨率，受限于數(shù)據(jù)庫的容量和處理能力，數(shù)據(jù)的保存間隔一般只能達到1分鐘。最終記錄的歷史數(shù)據(jù)分辨率低，時間精度差，不能滿足上述的用戶新要求。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，在本申請人推出的肝Z系列遠程智能終端裝置中，提出了一種鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，實現(xiàn)了對供電網(wǎng)絡(luò)正常和故障工況下電壓、電流的實時監(jiān)測和記錄，數(shù)據(jù)記錄時標基于裝置時鐘，變化時刻時間分辨率達到 5-20毫秒級，數(shù)據(jù)記錄采用動態(tài)時間分辨率，采用突變量檢測局部錄波替代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮算法，具有計算量小、數(shù)據(jù)量小、適應(yīng)性、通用性強等優(yōu)點。所形成負荷歷史記錄數(shù)據(jù)可以本地保存，離線分析，或結(jié)合支持此功能的監(jiān)控計算機或SCADA主站，可以實現(xiàn)負荷曲線的實時記錄，滿足用戶負荷監(jiān)視和故障分析的要求。
本發(fā)明的目的是為了滿足負荷記錄實時性要求，提高故障時刻的時間分辨率，同時降低數(shù)據(jù)傳輸和保存量。在WYZ系列遠程智能終端裝置中，本發(fā)明實現(xiàn)了一種三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，包括以下方面1 高精度16位同步采樣系統(tǒng)獲取準確的測量值采用ADI公司16位同步AD轉(zhuǎn)換芯片，獨立外部電壓參考源，配合高品質(zhì)周邊器件、低紋波模擬電源設(shè)計和規(guī)范PCB布線，實現(xiàn)無溫度偏移，優(yōu)于0. 2%級的電壓、電流測量精度。 (國家標準要求0. 5%級)。
2 大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)支持的本地緩沖及長期存儲功能配置了 32-U8MB SDRAM，可以實現(xiàn)測量值發(fā)送、存儲的大緩沖隊列，應(yīng)對突發(fā)的數(shù)據(jù)量或需要長時間緩沖的情況。在故障發(fā)生、負荷快速變化階段，大量數(shù)據(jù)進入SDRAM內(nèi)的緩沖隊列，等待發(fā)送過程。在通道中斷的情況下，同樣可以做到本地緩沖，在通道恢復(fù)后，按照正確的順序上送隊列中的數(shù)據(jù)點。配置256-512MB大容量的FLASH，可以實現(xiàn)本地長期存儲， 掉電不丟失，數(shù)據(jù)記錄文件可以通過FTP或其他方式讀出，在線或離線分析。
3 突變檢測短時前后錄波供電故障發(fā)生時，伴隨著電壓或電流的突然變化，此變化量幅度或斜率大于負荷正常的波動范圍。定值設(shè)置電壓或電流的突變門檻值，在采樣數(shù)據(jù)的實時處理中，當(dāng)檢測到突變發(fā)生時，記錄突變前后一段時間的數(shù)據(jù)點，形成帶時標的測量量隊列，供遠傳或存儲。
4 每秒越閥值檢測和30秒循環(huán)上送在供電系統(tǒng)正常運行工況下，裝置每秒檢測一次測量量當(dāng)前值，和上次的上送值或保存值比較，如果變化超過設(shè)定的閥值，則上送當(dāng)前測量值或保存。如果超過30秒測量值變化都沒有越閥值，為了保證遠傳數(shù)據(jù)的可靠性，上送當(dāng)前測量值。這兩種模式和突變檢測時形成的帶時標測量值協(xié)調(diào)配合，保證按照正確的時標順序上送的數(shù)據(jù)點。
5 數(shù)字濾波功能在供電系統(tǒng)正常運行工況，負荷相對平穩(wěn)階段，測量值進一步經(jīng)過數(shù)字濾波處理，以此獲得平滑精確的測量量。此濾波功能和上述測量量上送的三種模式結(jié)合，在負荷大幅變化階段，越過數(shù)字濾波功能，以達到數(shù)據(jù)快速響應(yīng)要求。
本發(fā)明的有益效果是突變、越閥值、循環(huán)三種數(shù)據(jù)抽樣模式結(jié)合，配合數(shù)字濾波技術(shù)，本地緩沖和大容量存儲，完成實時負荷曲線功能。具有計算量小、數(shù)據(jù)量小、適應(yīng)性強等優(yōu)點，滿足鐵路供電用戶要求。該技術(shù)方案具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明的采樣及測量數(shù)據(jù)處理框圖。
圖2為本發(fā)明的負荷曲線實驗圖形。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步詳細說明。
WYZ-651微機遠動智能終端是一種多功能測控裝置，針對牽引供電系統(tǒng)和鐵路配電系統(tǒng)的電壓、電流、功率等電量的實時監(jiān)控而設(shè)計。它選用高性能MCU為通信主CPU，DSP 為交流采樣CPU，具有交流采樣測量、開關(guān)量輸入、脈沖量輸入、控制輸出及網(wǎng)絡(luò)通信等功能。
WYZ-651微機遠動智能終端由機箱、交直流輸入及采樣模件、CPU模件、DSP模件、 開入模件、開出模件、開關(guān)電源模件、母板、液晶監(jiān)控面板組成。
采樣及測量數(shù)據(jù)處理硬件框圖如圖1所示。
其中DSP是實時負荷曲線形成的核心，由其進行突變、越閥值、循環(huán)三種模式的數(shù)據(jù)抽樣處理及數(shù)字濾波，而MCU主要負責(zé)數(shù)據(jù)隊列緩存、發(fā)送及數(shù)據(jù)記錄文件本地存儲。
如圖2所示，是本發(fā)明的負荷曲線實驗圖形。突變數(shù)據(jù)示例(設(shè)定時間分辨率為 20ms)ο
權(quán)利要求
1.一種鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 數(shù)據(jù)測量高精度16位同步采樣系統(tǒng)獲取準確的測量值；數(shù)據(jù)存儲大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)支持的本地緩沖及長期存儲； 突變模式數(shù)據(jù)處理突變檢測短時前后錄波； 越閥值、循環(huán)模式數(shù)據(jù)處理每秒越閥值檢測和30秒循環(huán)上送； 數(shù)字濾波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)測量，采用16位同步AD轉(zhuǎn)換芯片，獨立外部電壓參考源，獲取優(yōu)于0. 2%級的電壓、電流測量精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)存儲，配置32-U8MB SDRAM，在故障發(fā)生、負荷快速變化階段，大量數(shù)據(jù)進入SDRAM內(nèi)的緩沖隊列，等待發(fā)送過程；在通道中斷的情況下，做到本地緩沖，在通道恢復(fù)后， 按照正確的順序上送隊列中的數(shù)據(jù)點；配置256-512MB大容量的FLASH，本地長期存儲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 所述突變模式數(shù)據(jù)處理，供電故障發(fā)生時，伴隨著電壓或電流的突然變化，此變化量幅度或斜率大于負荷正常的波動范圍；定值設(shè)置電壓或電流的突變門檻值，在采樣數(shù)據(jù)的實時處理中，當(dāng)檢測到突變發(fā)生時，記錄突變前后一段時間的數(shù)據(jù)點，形成帶時標的測量量隊列，供遠傳或存儲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 所述越閥值、循環(huán)模式數(shù)據(jù)處理，在供電系統(tǒng)正常運行工況下，裝置每秒檢測一次測量量當(dāng)前值，和上次的上送值或保存值比較，如果變化超過設(shè)定的閥值，則上送當(dāng)前測量值或保存；如果超過30秒測量值變化都沒有越閥值，為了保證遠傳數(shù)據(jù)的可靠性，上送當(dāng)前測量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，其特征在于， 所述數(shù)字濾波，在供電系統(tǒng)正常運行工況，負荷相對平穩(wěn)階段，測量值進一步經(jīng)過數(shù)字濾波處理，以此獲得平滑精確的測量量。
全文摘要
本發(fā)明完成了鐵路供電系統(tǒng)三合一實時負荷曲線構(gòu)造方法，在WYZ系列遠程智能終端裝置中，以5-20ms的時間分辨率，上送電壓和電流的測量值，進而在中心主站或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)中構(gòu)成跨越數(shù)天的負荷曲線，便于準確掌握電壓、電流的變化情況，利用精確到毫秒的測量值時標，進行跨單元或跨站、所的供電事故分析。在測量值的采樣、上送、保存上，采用了突變檢測、越閥值上送以及循環(huán)上送三種模式，在完整捕捉到故障過程的同時，大大壓縮了測量值的上送、保存數(shù)據(jù)量。同時配合數(shù)字濾波，在負荷平穩(wěn)時，得到穩(wěn)定、精確的測量值。
文檔編號G01R19/25GK102508015SQ20111029534
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者孫金華, 范三龍, 郭浩軍, 隨新鮮 申請人:南京國電南自軌道交通工程有限公司