一种多采样率采样值共口输出方法及装置与流程

本发明属于智能变电站过程层采样值输出领域，具体涉及一种多采样率采样值共口输出方法及装置。

背景技术：

1、智能变电站采用数字化的通信方式，过程层设备将电压电流转换为数字化的采样值输出，保护、测控、计量及电能质量等不同业务功能的间隔层设备通过接受过程层设备的采样值完成数据采样，大大提高了数据共享能力。

2、由于各个应用业务的需求不同，导致不同间隔层设备对过程层采样值输出采样率的需求也不同。目前保护测控对过程层采样率要求是4khz，计量装置对过程层采样率要求是12.8khz，电能质量装置对过程层采样率要求是25.6khz。现阶段的做法是根据不同的采样率要求配置不同的过程层采样设备，一方面增加了智能变电站建设成本，另一方面与智能变电站数据共享的设计初衷相违背。

3、中国专利公开号cn114143628a，“一种多速率数字采集装置及方法”提供了一种多速率数字采集装置，通过背板io将数据发送到不同的数据发送插件，由数据发送插件处理发送不同采样率的采样值数据。相比直接采样不同过程层装置发送不同采样率采样值数据，该方法采用通过增加数据发送插件的方法替代了增加过程层装置，但依然通过不同光口发送不同速率的采样值，没有简化网络结构。

4、因此，为了解决不同采样率需求的间隔层装置采用不同过程层设备满足的冗余系统架构，提升设备利用率和智能变电站数据共享程度，本案由此产生。

技术实现思路

1、本发明的目的，在于提供一种多采样率采样值共口输出方法及装置，在不增加硬件成本的基础上，通过采样率数据分级处理，实现多采样率采样值数据共口发送，不需要占用额外的网络资源。

2、为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

3、一种多采样率采样值共口输出方法，包括如下步骤：

4、步骤1，维护与秒脉冲同步的采样中断：将收到的秒脉冲进行分频处理，根据不同业务对采样率的要求，分为高采样率fh中断和低采样率fl中断；然后执行步骤2；

5、步骤2，多采样率采样值获取：使用高采样率fh中断触发adc采样，得到高采样率fh的同步采样值数据dh，然后使用低采样率fl中断对高采样率fh的采样值数据dh进行插值重采样，得到低采样率fl的同步采样值数据dl；然后执行步骤3；

6、步骤3，多采样率数据组帧：将高采样率fh的同步采样值数据dh和低采样率fl的同步采样值数据dl分别按iec61850-9-2数据帧格式或者iec60044-8数据帧格式进行组帧；然后执行步骤4；

7、步骤4，多采样率数据分级发送：低采样率fl的同步采样值数据dl按定时发送模式进行发送，高采样率fh的同步采样值数据dh按即时发送模式进行发送。

8、上述步骤1中，使用fpga或者dsp获取秒脉冲pps信号，通过调整采样中断间隔，最终达到采样中断与秒脉冲同步的目标。

9、上述步骤2中，低采样率fl的同步采样值数据dl通过插值重采样获取的具体方法是：使用fpga采用线性插值方法完成插值重采样，或者使用dsp采用三阶朗格朗日插值方法完成插值重采样。

10、上述步骤4中，将低采样率4khz采样率数据定时发送，将高采样率12.8khz或者25.6khz采样率数据在低采样率数据发送空闲间隙中进行发送。

11、一种多采样率采样值共口输出装置，包括数据采集处理发送插件、模拟量转换插件和电源插件；

12、所述数据采集处理发送插件包括对时接口、数据发送接口、adc芯片和主控芯片，对时接口将接收的pps对时信号送至主控芯片，adc芯片将模拟量转换插件发送的模拟量采样值数据转换为数字量采样值数据并送至主控芯片，数据发送接口负责发送采样值报文；主控芯片用于根据高采样率采样中断控制adc芯片的数据转换、完成维护采样中断、低采样率的采样数据插值重采样，以及将数据组包并按优先级采用定时+即时发送的方式进行发送；

13、所述模拟量转换插件接收一次电压电流互感器输出的二次信号，并转换为adc芯片能够采样的小信号，送至数据采集处理发送插件的adc芯片；

14、所述电源插件对数据采集处理发送插件提供工作电源。

15、上述主控芯片采用fpga，fpga根据高采样率采样中断控制adc芯片的数据转换、完成维护采样中断、低采样率的采样数据插值重采样，以及将数据组包并按优先级采用定时+即时发送的方式进行发送。

16、上述主控芯片采用fpga+dsp，fpga根据高采样率采样中断控制adc芯片的数据转换，dsp完成维护采样中断、低采样率的采样数据插值重采样，最终通过fpga组包并将数据按优先级采用定时+即时发送的方式进行发送。

17、上述模拟量转换插件与数据采集处理发送插件通过信号总线相连，用于传输转换后的小信号模拟量。

18、上述电源插件与数据采集处理发送插件通过电源总线相连，用于对数据采集处理发送插件进行供电。

19、采用上述方案后，本发明在现有合并单元等过程层设备硬件上，在不增加硬件成本的前提下，通过采样率数据分级处理，实现变电站不同业务所需多采样率采样值共口传输，不需要占用额外的网络资源，在不增加设备成本和过程层网络的情况下，满足多业务的采样率需求，为多采样率采样值输出满足不同应用需求提供了一种十分经济高效的解决方案，具有十分良好的应用前景。

技术特征：

1.一种多采样率采样值共口输出方法，其特征在于包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的多采样率采样值共口输出方法，其特征在于：所述步骤1中，使用fpga或者dsp获取秒脉冲pps信号，通过调整采样中断间隔，最终达到采样中断与秒脉冲同步的目标。

3.如权利要求1所述的多采样率采样值共口输出方法，其特征在于：所述步骤2中，低采样率fl的同步采样值数据dl通过插值重采样获取的具体方法是：使用fpga采用线性插值方法完成插值重采样，或者使用dsp采用三阶朗格朗日插值方法完成插值重采样。

4.如权利要求1所述的多采样率采样值共口输出方法，其特征在于：所述步骤4中，将低采样率4khz采样率数据定时发送，将高采样率12.8khz或者25.6khz采样率数据在低采样率数据发送空闲间隙中进行发送。

5.一种多采样率采样值共口输出装置，其特征在于：包括数据采集处理发送插件、模拟量转换插件和电源插件；

6.如权利要求5所述的多采样率采样值共口输出装置，其特征在于：所述主控芯片采用fpga，fpga根据高采样率采样中断控制adc芯片的数据转换、完成维护采样中断、低采样率的采样数据插值重采样，以及将数据组包并按优先级采用定时+即时发送的方式进行发送。

7.如权利要求5所述的多采样率采样值共口输出装置，其特征在于：所述主控芯片采用fpga+dsp，fpga根据高采样率采样中断控制adc芯片的数据转换，dsp完成维护采样中断、低采样率的采样数据插值重采样，最终通过fpga组包并将数据按优先级采用定时+即时发送的方式进行发送。

8.如权利要求5所述的多采样率采样值共口输出装置，其特征在于：所述模拟量转换插件与数据采集处理发送插件通过信号总线相连，用于传输转换后的小信号模拟量。

9.如权利要求5所述的多采样率采样值共口输出装置，其特征在于：所述电源插件与数据采集处理发送插件通过电源总线相连，用于对数据采集处理发送插件进行供电。

技术总结本发明公开一种多采样率采样值共口输出方法，包括如下步骤：维护与秒脉冲同步的采样中断；多采样率采样值获取；多采样率数据组帧；多采样率数据分级发送。本发明还公开一种多采样率采样值共口输出装置，包括数据采集处理发送插件、模拟量转换插件和电源插件。此种技术方案在现有合并单元等过程层设备硬件上，在不增加硬件成本的前提下，通过采样率数据分级处理，实现变电站不同业务所需多采样率采样值共口传输，不需要占用额外的网络资源，满足多业务的采样率需求，为多采样率采样值输出满足不同应用需求提供了一种十分经济高效的解决方案，具有十分良好的应用前景。技术研发人员：邓劲东,李海涛,刘东超,赵玉灿受保护的技术使用者：南瑞集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18