一种模拟量采集动态补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种模拟量采集动态补偿方法及系统，该补偿方法通过实时计算晶振的实际频率与理论频率的差值，得出需要调整的采样间隔序号和间隔宽度，然后对采样间隔进行动态调整，并对采样序号进行对齐，FPGA以外接B码对时源作为秒脉冲基准，实时更新当前晶振的实际频率，并动态调整采样间隔。在本发明专利技术的技术方案中，FPGA以外接B码对时源作为秒脉冲基准，实时更新当前晶振的实际频率，并动态调整采样间隔，最大限度的保障模拟量采集的可靠稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟量采集动态补偿方法及系统
本专利技术涉及电力系统继电保护与自动化控制相关
，尤其涉及一种模拟量采集动态补偿方法及系统。
技术介绍
随着新能源大规模并网、高压直流输电技术的广泛应用，电力电子设备在电网中的应用日益广泛，其突出特征就是导致电网呈现电力电子化的发展趋势。而大量电力电子设备的应用给电网注入了大量间谐波和高次谐波信号，现有技术中，基于工频信号进行测量的电网状态量已经无法满足电力电子化电网运行监测的需求，尤其是大量新能源并网地区出现的次同步/超同步振荡现象缺乏有效的测量手段，因此急需对现有同步相量测量装置功能进行优化提升实现宽频测量功能。目前国内外市场具有类似功能的同步相量测量装置，大部分是基于工频信号进行传统的定间隔采样，由于装置受到环境温度、电源不稳、晶振老化等因素影响导致晶振频率偏差，从而导致采样间隔异常，直接影响装置对电网次/超同步振荡现象的正确监测，进而无法保障电网的稳定运行。为了最大限度的保障电网系统的安全可靠运行，亟需开发出一种能保障稳定采样的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA的模拟量采集动态补偿方法及系统，通过实时计算晶振的实际频率与理论频率的差值，得出需要调整的采样间隔序号和间隔宽度，然后对采样间隔进行动态调整，并对采样序号进行对齐，用于解决因板卡晶振频率偏差导致模拟量采集异常的问题。为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种基于FPGA的模拟量采集动态补偿方法，包括步骤：S1、获取实时的晶振频率f’；S2、将所述实时的晶振频率f’与晶振的理论频率f做差得到Δf，根据设定的采样率得出需要调整的采样间隔序号和采样间隔宽度；S3、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度大于设定值t’，小于理论采样间隔t，则按照上述步骤S1、S2进行采样，采样序号置0，同时，下次采样间隔的零时刻与下一秒的零时刻对齐；S4、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度小于设定值t’，则不再进行0序号采样，下次采样间隔的零时刻与下一秒的零时刻对齐以实现该动态补偿。进一步的，所述获取实时的晶振频率f’，具体为获取N秒内晶振的有效样本，得出每个单位时间对应的晶振实际频率，此后每秒都更新一次晶振的有效样本，以获取实时的晶振频率f’。进一步的，所述获取晶振的有效样本，具体为FPGA以外部B码对时源为基准自产秒脉冲，并获取每秒的晶振数样本。进一步的，所述FPGA实时监视外部B码对时源，当所述B码对时源中断或者发生异常时，所述FPGA根据当前样本库，自产秒脉冲。进一步的，所述设定的采样率为每秒采样点数为M，采样间隔为t。进一步的，所述设定值t’设置为：t’＝t-10us。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种模拟量采集动态补偿系统，包括频率获取模块、采样间隔宽度获取模块、以及补偿模块；所述频率获取模块、采样间隔宽度获取模块、以及补偿模块依次连接；所述频率获取模块，获取实时的晶振频率f’；所述采样间隔宽度获取模块，将所述实时的晶振频率f’与晶振的理论频率f做差得到Δf，根据所述Δf和设定的采样率得出需要调整的采样间隔宽度；所述补偿模块，当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度大于设定值t’，小于理论采样间隔t，则按照上述步骤S2中的采样间隔宽度进行采样，将下一次采样的采样序号置0，同时，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐；并且，当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度小于设定值t’，则不再进行该秒内的采样，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐以实现该动态补偿。进一步的，所述频率获取模块中，获取实时的晶振频率f’，包括获取N秒内晶振的有效样本，得出每个单位时间对应的晶振实际频率，在得出每个单位时间对应的晶振实际频率之后，每秒都更新一次晶振的有效样本，以获取实时的晶振频率f’。进一步的，所述频率获取模块中，获取晶振的有效样本，包括FPGA以外部B码对时源为基准自产秒脉冲，并获取每秒的晶振数样本作为所述晶振的有效样本。进一步的，所述频率获取模块中，还包括FPGA实时监视外部B码对时源，当所述B码对时源中断或者发生异常时，所述FPGA根据当前样本库，自产秒脉冲。进一步的，所述设定值t’设置为：t’＝t-10us。综上所述，本专利技术提供了一种模拟量采集动态补偿方法及系统，该补偿方法通过实时计算晶振的实际频率与理论频率的差值，得出需要调整的采样间隔序号和间隔宽度，然后对采样间隔进行动态调整，并对采样序号进行对齐，FPGA以外接B码对时源作为秒脉冲基准，实时更新当前晶振的实际频率，并动态调整采样间隔。在本专利技术的技术方案中，FPGA以外接B码对时源作为秒脉冲基准，实时更新当前晶振的实际频率，并动态调整采样间隔，最大限度的保障模拟量采集的可靠稳定。对比现有技术中传统的模拟量采集模式，本专利技术基于FPGA的模拟量采集动态补偿方法及系统具有如下技术效果：(1)本专利技术的技术方案中，模拟量采集采用外部B码对时源作为基准，并对B码源进行监视，排除对时源异常对晶振有效样本库的影响，实时更新晶振的实际频率，显著地提高了采样的精度。(2)在外部B码对时源发生异常或消失时，利用本地晶振有效样本库自产秒脉冲，保障了采样的稳定性。(3)根据实时的晶振频率与晶振的理论频率的频率差和CPU设定的采样率，动态调整采样间隔，提高了采样的准确性。(4)采取采样序号秒对齐的机制，避免了连续采样的错误累积，同时，对于最后一次采样的特殊处理，保证了采集数据的准确性，并进一步提高了采样的可靠性。附图说明图1是本专利技术基于FPGA的模拟量采集动态补偿系统的硬件架构原理框图；图2是本专利技术模拟量采集动态补偿方法的流程图；图3是FPGA动态调整模拟量采样间隔处理方案示意图；图4是根据本专利技术模拟量采集动态补偿方法，当间隔宽度大于设定值时FPGA处理方案示意图；图5是根据本专利技术模拟量采集动态补偿方法，当间隔宽度小于设定值时FPGA处理方案示意图；图6是本专利技术模拟量采集动态补偿系统的组成结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。本专利技术提供了一种基于FPGA的模拟量采集动态补偿方法及系统，该补偿方法通过实时计算晶振的实际频率与理论频率的差值，得出需要调整的采样间隔序号和间隔宽度，然后对采样间隔进行动态调整，并对采样序号进行对齐，FPGA以外接B码对时源作为秒脉冲基准，实时更新当前晶振的实际频率，并动态调整采样间隔。下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明，本专利技术提供了一种基于FPGA的模拟量采集动态补偿方法及系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，包括步骤：/nS1、获取实时的晶振频率f’；/nS2、将所述实时的晶振频率f’与晶振的理论频率f做差得到Δf，根据所述Δf和设定的采样率得出需要调整的采样间隔宽度；/nS3、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度大于设定值t’，小于理论采样间隔t，则按照上述步骤S2中的采样间隔宽度进行采样，将下一次采样的采样序号置0，同时，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐；/nS4、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度小于设定值t’，则不再进行该秒内的采样，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐以实现该动态补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取实时的晶振频率f’；
S2、将所述实时的晶振频率f’与晶振的理论频率f做差得到Δf，根据所述Δf和设定的采样率得出需要调整的采样间隔宽度；
S3、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度大于设定值t’，小于理论采样间隔t，则按照上述步骤S2中的采样间隔宽度进行采样，将下一次采样的采样序号置0，同时，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐；
S4、当某一秒的最后一次采样距离下一秒的采样间隔宽度小于设定值t’，则不再进行该秒内的采样，下一次采样的零时刻与下一秒的零时刻对齐以实现该动态补偿。


2.根据权利要求1所述的模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，所述获取实时的晶振频率f’，包括：获取N秒内晶振的有效样本，得出每个单位时间对应的晶振实际频率，在得出每个单位时间对应的晶振实际频率之后，每秒都更新一次晶振的有效样本，以获取实时的晶振频率f’。


3.根据权利要求2所述的模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，所述获取晶振的有效样本，包括FPGA以外部B码对时源为基准自产秒脉冲，并获取每秒的晶振数样本作为所述晶振的有效样本。


4.根据权利要求3所述的模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，所述FPGA实时监视外部B码对时源，当所述B码对时源中断或者发生异常时，所述FPGA根据当前样本库，自产秒脉冲。


5.根据权利要求4所述的模拟量采集动态补偿方法，其特征在于，所述设定值t’设置为：
t’＝t-10us。


6.一种模拟量采集动态补偿系统，其特征在于，包括频率获取模块、采样间隔宽度获取模块、以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志敏，周东杰，赵会彬，吕玄兵，牟涛，李超，朱付强，蔡娆娆，郭震，孙振华，赵群辉，李海瑶，龚兴全，宋一丁，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41