基于5G和GNSS继电保护参量的同步检测系统和方法与流程

专利检索2025-04-04  11


本发明涉及继电保护的无线同步测量领域,尤其是涉及一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统和方法。


背景技术:

1、变电站每年需要完成大量的保护校验、带负荷实验及二次回路处缺工作。检修人员需在不同地点对多个设备进行电流电压采样、出口脉冲测试和二次电缆距离测量等工作,尤其在技改工程中,上述工作涉及的作业地点距离远、间隔多,完成依次检测工作需要花费大量的人力物力和时间。

2、在处缺工作中需对同一时刻电流电压变化及二次回路出口脉冲进行测量,以完整复现故障状态。因此对参量的精确性与时序一致性有较高的要求。

3、目前继电保护的检测基于有线电网专网只覆盖到大的变电站,仍有多个中小型变电站没有覆盖,但铺设有线网络工程大,费时费力。

4、基于5g通信技术而设计的继电保护参数测量仪器可以解决上述问题,但存在一个需要突破的关键性技术难题,就是在不同站点间实现同步采样,当数据采集点位于地下室等gnss信号无法覆盖的区域,同步问题变得异常尖锐。

5、经过检索,中国发明专利公开号cn 214704938 u公开了一种基于5g网络的保信子站和继电保护信息采集系统,基于5g网络的保信子站包括处理器、分别与处理器电连接的5g通信模块和采集模块以及与5g通信模块电连接的天线。该现有专利存在时间同步的问题。

6、如何实现多个站点继电保护参量的同步检测,成为需要解决的技术问题。


技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统和方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

3、根据本发明的一个方面,提供了一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,该系统采用主从多机组网架构,包括分别与5g基站通信连接的主机和至少两个从机;

4、所述从机包括分别和第一cpu通信连接的采集模块、第一gnss模块和第一5g无线模块;

5、所述主机包括分别和第二cpu通信连接的第二gnss模块和第二5g无线模块;

6、所述第一gnss模块和第二gnss模块用于精度可达ns级的时钟同步。

7、优选地,所述从机用于采集继电保护参量数据,并通过所述的第一5g无线模块将采集的数据实时传送到主机;

8、所述主机用于控制和从机的同步,并通过第二5g无线模块接收从机的采集数据,然后进行存储和分析。

9、优选地,所述从机和主机都运行p2p透传协议。

10、优选地,所述从机还包括温补晶振模块;

11、所述温补晶振模块和第一cpu通信连接;

12、所述温补晶振模块用于gnss信号弱或无时提供时钟同步。

13、优选地,所述的系统还包括云服务器;

14、所述5g基站与云服务器通信连接。

15、更加优选地,所述云服务器运行p2p透传协议;

16、所述云服务器用于创建从机和主机的p2p透传关系。

17、优选地,所述主机还包括存储模块;所述存储模块用于存储接收到的从机采样数据。

18、优选地,所述第一cpu和第二cpu处理一次nema报文数据的时间小于a秒,其中a=x-td-tres,其中x为1秒,td为nema报文数据的接收时延,tres为预留时间裕度。

19、根据本发明的另一个方面,提供了一种采用基于5g和gnss继电保护参量的同步检测方法,该方法包括以下步骤:

20、步骤s1,在1pps信号输出上升沿时,主机发送同步指令给所有从机;

21、步骤s2,从机接收来自主机的同步指令;

22、步骤s3,从机接收nema报文数据,并从中提取时间数据;

23、步骤s4,在下一个1pps信号输出上升沿到来后,将时间数据中的秒信息加上1s作为该从机的时间设定值;

24、步骤s5,从机启动温补晶振,通过cpu内部定时器将温补晶振与1pps信号的上升沿同步;

25、步骤s6,从机发送“同步完成”给主机;

26、步骤s7,主机判断是否有从机反馈同步的时间大于2s,若为是,则返回步骤s1;否则执行步骤s8;

27、步骤s8,主机和所有从机同步完成后,所有从机进行同步采集数据。

28、优选地,所述同步采集数据的过程包括以下步骤:

29、步骤s101,每个从机都向主机发送同步结果,主机选择接收到的第一个从机发送的反馈信息作为主机的同步信号,反馈内容中包含有时间信息;

30、步骤s102,主机解析反馈信息,并读取时间值,将时间值加上1s作为主机的时间设定值;

31、步骤s103,所有从机的信息被主机接收后,主机为每个从机创建数据库,用于保存后续的采集数据;

32、步骤s104,主机发送采集时刻点;

33、步骤s105,从机接收到采集开始命令后,在指定的时刻点统一采集各自的线路;

34、步骤s106,从机将采集的数据上传给主机;

35、步骤s107,主机接收到每个从机的数据后,进行统一对比和分析。

36、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

37、1.本发明基于5g和gnss的继电保护参量同步检测系统和方法,很好地解决了在5g网络下,在没有电网有线网络的地方,不同继电保护参数测量仪器的同步采集问题,检测组网便捷,方便了检修人员的工作,同时降低了检修组网的成本和人力。

38、2.本发明引入秒输出精度可达50ns的gnss模块,用其输出的nema数据内的时间信息进行ns级的对时同步,提升了同步的精确度。

39、3.本发明引入的温补晶振模块,在gnss信号若或者无信号的情况下(比如地下室等),使主机和从机间仍能保存同步进行检测工作,解决了现有技术在此场景下同步丢失的问题。

40、4.本发明通过主机、从机和云服务器使用p2p透传协议,在主机和多个从机间建立了虚拟透传的局域网组网,加快了采集数据的传输速度,降低了传输时延。



技术特征:

1.一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,该系统采用主从多机组网架构,包括分别与5g基站(3)通信连接的主机(2)和至少两个从机(1);

2.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述从机(1)用于采集继电保护参量数据,并通过所述的第一5g无线模块将采集的数据实时传送到主机(2);

3.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述从机(1)和主机(2)都运行p2p透传协议。

4.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述从机(1)还包括温补晶振模块;

5.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述的系统还包括云服务器(4);

6.根据权利要求5所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述云服务器(4)运行p2p透传协议;

7.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述主机还包括存储模块;所述存储模块用于存储接收到的从机采样数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统,其特征在于,所述第一cpu和第二cpu处理一次nema报文数据的时间小于a秒,其中a=x-td-tres,其中x为1秒,td为nema报文数据的接收时延,tres为预留时间裕度。

9.一种采用基于5g和gnss继电保护参量的同步检测系统的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述同步采集数据的过程包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及一种基于5G和GNSS继电保护参量的同步检测系统和方法,该系统采用主从多机组网架构,包括分别与5G基站(3)通信连接的主机(2)和至少两个从机(1);所述从机(1)包括分别和第一CPU通信连接的采集模块、第一GNSS模块和第一5G无线模块;所述主机(2)包括分别和第二CPU通信连接的第二GNSS模块和第二5G无线模块;所述第一GNSS模块和第二GNSS模块用于精度可达ns级的时钟同步。与现有技术相比,本发明具有检测组网便捷、同步精度高、降低检修工作成本等优点。

技术研发人员:徐念云,徐聪,蔡井伟,陈鸿铭,陆佩顺,雷正新,沈永东,陈涵,王明杰,陈杏
受保护的技术使用者:国网上海市电力公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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