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高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210581949.6

申請日:

2012.12.28

公開號:

CN103078402B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H02J 13/00變更事項:專利權人變更前權利人:中國電力科學研究院變更后權利人:中國電力科學研究院變更事項:地址變更前權利人:100192 北京市海淀區清河小營東路15號變更后權利人:100192 北京市海淀區清河小營東路15號變更事項:專利權人變更后權利人:國家電網公司登記生效日:20150113|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 13/00申請日:20121228|||公開
IPC分類號: H02J13/00 主分類號: H02J13/00
申請人: 中國電力科學研究院
發明人: 夏榮; 趙健康; 蒙紹新; 楊丹
地址: 100192 北京市海淀區清河小營東路15號
優先權:
專利代理機構: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220 代理人: 朱必武
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210581949.6

授權公告號:

|||103078402B||||||

法律狀態公告日:

2015.02.04|||2015.01.07|||2013.06.05|||2013.05.01

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,其特征在于,第一步驟在監控主機中將上位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的主機網絡校時通訊模塊;第二步驟在所有前級單元中將下位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的從機網絡校時通訊模塊,同時加裝TTL電平硬件觸發模塊。本發明提出高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,可填補當前國內外高壓電纜局放分布式在線監測系統中前級單元與監控主機網絡缺失時間精確同步性能的突出問題,可實現放電信號沿線傳輸的同步監測,同時促進監測設備制造商優化提升相關產品性能。

權利要求書

權利要求書高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,其特征在于,包括如下步驟:
第一步驟,針對現有局放在線監測系統架構,在監控主機中將上位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的主機網絡校時通訊模塊,所述主機網絡校時通訊模塊內嵌主時鐘;
第二步驟,在所有前級單元中將下位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的從機網絡校時通訊模塊,同時加裝TTL電平硬件觸發模塊,所述從機網絡校時通訊模塊內嵌從時鐘,計時精度與主時鐘一致,達到nS級;
第三步驟,局放在線監測系統上電啟動后,首先執行例行自檢操作,然后執行全網校時操作,分為主從對時、主機校時2個子步驟;
第四步驟,主從對時子步驟中,監控主機先在以太光纖通訊網中按照地址編碼由小至大的順序,通過主機網絡校時通訊模塊依次給網絡中的前級單元發送內嵌初始時刻標識的原始消息;前級單元通過從機網絡校時通訊模塊收到內嵌初始時間標識的原始消息后在其中加入響應時刻對應的時間標識,并作為回復消息上傳給監控主機;
第五步驟,主機校時子步驟中,主機網絡校時通訊模塊接收到每個前級單元的回復消息后在時間標識中嵌入接收時刻,然后監控主機提取時間標識中的初始時刻、響應時刻與接收時刻,根據3個時刻的相互關系與差值,能夠計算出每個前級單元的響應時間與消息傳輸延遲時間,以此作為全網群發前級單元控制指令的時間修正常量;
第六步驟,全網校時完成后,當需要監測網絡沿電纜全線同步采集信號操作時,監控主機逐個下發控制指令,每個前級單元的控制指令包含響應時間與傳輸延遲修正項以及預期動作時刻;
第七步驟,雖然指令無法同時被每個前級單元接收并進行處理,但從機網絡校時通訊模塊接收指令后,在從時鐘所描述時間的基礎上加入修正項,能夠保證修正后的從時鐘與主時鐘嚴格一致;
第八步驟,前級單元中控制器在預期動作時刻通過TTL電平硬件觸發模塊發出信號采集觸發信號,驅使采集模塊在規定時間開始采集信號,從而實現網絡化測量時間精確同步。

說明書

說明書高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法
技術領域
本發明屬于高電壓試驗與絕緣測試技術領域,涉及一種高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,適用于110kV(AC)以上電壓等級擠出絕緣電力電纜線路。
背景技術
隨著我國城市電網的快速發展與升級改造,交聯聚乙烯(XLPE,以下簡稱交聯)電纜作為電力電纜工程主流產品已經廣泛應用于交流輸配電線路中。近十年來,交聯電纜敷設回路長度以超過15%的年平均增長率穩步增長。高壓、超高壓交聯電纜線路已成為我國交流電網的重要組成部分。
相關研究表明,局部放電(Partial Discharge,以下簡稱局放)作為電纜線路早期絕緣故障的主要表現形式,既是引起絕緣老化的主要原因,又是表征絕緣狀況的主要特征參量。對于長距離在運高壓電纜線路,采用分層分布式架構的局放在線監測方法是目前電力科技研究與應用的熱點,其技術實質是針對電纜附件尤其是中間接頭是電纜線路的薄弱環節,在電纜線路每組3相附件接地引出線處安裝3只高頻寬帶電磁耦合傳感器(HFCT),利用脈沖放電電流電磁耦合方法提取電纜附件及鄰近電纜的放電信號,就近進入每組附件旁的前級單元,現場進行信號調理、高速采集、信號預處理,然后采用以太光纖網將所有前級單元與變電站或主控室內監控主機相連接進行數據匯總,通過主機上運行的監控程序實現線路各段局放量變化動態顯示、放電信號表征和特性分析、模式識別、閾值報警、絕緣診斷、歷史數據管理等功能,最后狀態量信息及預警數據遠距離傳輸至電纜網集中監控中心,具有可準實時監測局放特征量變化趨勢,預先對緊急狀態報警的特點,是實現高壓電纜狀態檢修的技術基礎之一。
采用這種方法的在線監測系統中所有前級單元須通過通訊光纖與監控主機組網,監控主機可根據監測需要對網絡中單臺、數臺或全部前級單元實施控制,而前級單元的各類動作指令皆由監控主機下達或預設。目前,各類應用于高壓電纜局放在線監測的網絡化測量系統普遍存在一個技術不足,缺失網絡時間精確同步性能,即網內前級單元在監控主機控制下其同步動作(例如接收觸發軟件指令,進行采集信息)時間精確度不夠,一般只能精確到mS級。對于線路上某一處放電源產生的局放信號,其沿線路傳輸時間往往是uS級,各前級單元無法完成同步捕捉同一放電信號,因為各前級單元相互之間采集動作已間隔了若干mS,難以實現沿線放電信號形態變化比對、傳輸衰減規律統計與相位相關性分析,不能支撐時域信號精確分析處理與相關高端應用。
有鑒于此,本發明提出一種高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,以填補當前國內外高壓電纜局放分布式在線監測系統中前級單元與監控主機網絡缺失時間精確同步性能的突出問題,可實現放電信號沿線傳輸的同步監測,同時促進監測設備制造商優化提升相關產品性能。
發明內容
本發明的目的是填補當前國內外高壓電纜局放分布式在線監測系統中前級單元與監控主機網絡缺失時間精確同步性能的突出問題,提出一種高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,適用于110kV(AC)以上電壓等級擠出絕緣電力電纜。
本發明的技術方案是:高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,其特征在于,包括如下步驟:
第一步驟,針對現有局放在線監測系統架構,在監控主機中將上位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的主機網絡校時通訊模塊,所述主機網絡校時通訊模塊內嵌主時鐘;
第二步驟,在所有前級單元中將下位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的從機網絡校時通訊模塊,同時加裝TTL電平硬件觸發模塊,所述從機網絡校時通訊模塊內嵌從時鐘,計時精度與主時鐘一致,達到nS級;
第三步驟,局放在線監測系統上電啟動后,首先執行例行自檢操作,然后執行全網校時操作,分為主從對時、主機校時2個子步驟;
第四步驟,主從對時子步驟中,監控主機先在以太光纖通訊網中按照地址編碼由小至大的順序,通過主機網絡校時通訊模塊依次給網絡中的前級單元發送內嵌初始時刻標識的原始消息;前級單元通過從機網絡校時通訊模塊收到內嵌初始時間標識的原始消息后在其中加入響應時刻對應的時間標識,并作為回復消息上傳給監控主機;
第五步驟,主機校時子步驟中,主機網絡校時通訊模塊接收到每個前級單元的回復消息后在時間標識中嵌入接收時刻,然后監控主機提取時間標識中的初始時刻、響應時刻與接收時刻,根據3個時刻的相互關系與差值,能夠計算出每個前級單元的響應時間與消息傳輸延遲時間,以此作為全網群發前級單元控制指令的時間修正常量;
第六步驟,全網校時完成后,當需要監測網絡沿電纜全線同步采集信號操作時,監控主機逐個下發控制指令,每個前級單元的控制指令包含響應時間與傳輸延遲修正項以及預期動作時刻;
第七步驟,雖然指令無法同時被每個前級單元接收并進行處理,但從機網絡校時通訊模塊接收指令后,在從時鐘所描述時間的基礎上加入修正項,能夠保證修正后的從時鐘與主時鐘嚴格一致;
第八步驟,前級單元中控制器在預期動作時刻通過TTL電平硬件觸發模塊發出信號采集觸發信號,驅使采集模塊在規定時間開始采集信號,從而實現網絡化測量時間精確同步。
本發明的有益效果是:本發明提出高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,可填補當前國內外高壓電纜局放分布式在線監測系統中前級單元與監控主機網絡缺失時間精確同步性能的突出問題,可實現放電信號沿線傳輸的同步監測,同時促進監測設備制造商優化提升相關產品性能。
附圖說明
圖1為本發明的高壓電纜局放在線監測系統架構與局放特征量網絡化測量時間精確同步方法示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發明,下面結合實施例進一步闡明本發明的內容,但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。
圖1中標記說明,11?高頻寬帶電磁耦合傳感器,12?前級單元,13?TTL電平硬件觸發模塊,14?從機網絡校時通訊模塊,15?以太光纖通訊網,16?監控主機,17?主機網絡校時通訊模塊,18?遠程通訊網絡,19?電纜網集中監控中心。
本發明實施例提供的高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,其具體實施方法是:
第一步驟,針對現有局放在線監測系統架構,在監控主機中將上位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的主機網絡校時通訊模塊(內嵌主時鐘);
第二步驟,在所有前級單元中將下位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的從機網絡校時通訊模塊(內嵌從時鐘,計時精度要求與主時鐘一致,達到nS級),同時加裝TTL電平硬件觸發模塊;
第三步驟,局放在線監測系統上電啟動后,首先執行例行自檢操作,然后執行全網校時操作; 
第四步驟,監控主機先在以太光纖通訊網中按照地址編碼由小至大的順序(例如#1、#2···#n),通過主機網絡校時通訊模塊依次給網絡中的前級單元發送內嵌初始時刻t0標識的原始消息(S10、S20···Sn0); 
第五步驟:前級單元通過從機網絡校時通訊模塊收到內嵌初始時間標識的原始消息后在其中加入響應時刻tr對應的時間標識,并作為回復消息S1r、S2r···Snr上傳給監控主機;
第六步驟,主機網絡校時通訊模塊接收到每個前級單元的回復消息后在時間標識中嵌入接收時刻tc,然后監控主機提取時間標識中的初始時刻t0、響應時刻tr與接收時刻tc,根據3個時刻的相互關系與差值,可計算出每個前級單元的響應時間tir—t0與消息傳輸延遲時間tic—t0(i=1、2···n),以此作為全網群發前級單元控制指令的時間修正常量;
第七步驟,當需要監測網絡沿電纜全線同步采集信號操作時,監控主機逐個下發控制指令,每個前級單元的控制指令包含響應時間與傳輸延遲修正項tc—t0以及預期動作時刻;
第八步驟,從機網絡校時通訊模塊接收指令后,在從時鐘所描述時間的基礎上加入修正項,可保證修正后的從時鐘與主時鐘嚴格一致;
第九步驟,前級單元中控制器在預期動作時刻通過TTL電平硬件觸發模塊發出信號采集觸發信號,驅使采集模塊在規定時間開始采集信號。
本實施例第一步驟在監控主機中將上位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的主機網絡校時通訊模塊(內嵌主時鐘);第二步驟在所有前級單元中將下位機網絡通訊模塊替換為支持時間標記的從機網絡校時通訊模塊(內嵌從時鐘,計時精度要求與主時鐘一致,達到nS級),同時加裝TTL電平硬件觸發模塊。要求必須在在線監測系統裝置中增加網絡校時通訊模塊(內嵌時鐘),TTL電平硬件觸發模塊可根據裝置具體組成確定加裝與否,若原架構中缺失必須加裝。
本發明提供的高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,與現有技術的主要區別在于:國內外現有的局放在線監測系統裝置可實現對點電纜線路局放信號監測,但是一般只針對每組附件就近監測,而沿線同步監測功能缺失,不利于同一放電源放電信號沿線傳播時通過同步監測分析其衰減傳輸特性、信號畸變程度以及放電源判相。如何實現高壓電纜局放狀態量網絡化測量時間精確同步方法,除了本發明提出的方法外,目前還沒有見相應的方法與技術手段文獻報道。
本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。

關 鍵 詞:
高壓 電纜 狀態 網絡化 測量 時間 精確 同步 方法
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