一种广域电网pmu数据时延精确测量的方法_2

文档序号:8301385阅读:来源:国知局
PMU通信参数、上面分析得到的IP地址、端口和协议类型,得出对应的数据交互过程,区分命令帧(心跳信号)是PMU控制信息或者PMU控制响应信息,并记录其通过交换机时网络记录仪标记的时刻T
5310:判断是否为模拟前置系统发送的PMU控制信息?当模拟前置系统发送的信息为PMU控制信息时,则进入步骤S311 ;否则进入步骤S312,将信息存入PMU时间信息数据库中;
5311:模拟前置系统在收到内部时标为整秒数(微秒数、毫秒数为O)的PMU测量信息时发送PMU控制信息,按照PMU数据交互过程查找PMU控制信息对应PMU测量信息时间,得到模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻T2 ;其中特定时刻T2为上一次内部时标TO为整秒数的PMU测量信息通过交换机时网络记录仪标记的时刻T ;
5312:将信息存入PMU时间信息数据库中。
[0019]有益效果:本技术方案在不影响现有的WAMS与PMU数据交互的前提下,通过模拟前置系统与PMU进行基于TCP协议或UDP协议的数据交互,采集特定位置的一个或多个交换机上的PMU原始通信数据同时记录数据通过交换机的精确时刻,并通过分析PMU原始通信数据得到各个关键点的精确时标,最终计算出精确的PMU数据时延。
[0020]该方法是在真实业务环境下采集PMU原始通信数据,测量获得的时延能反映实际环境下的PMU数据时延情况,属于在线测量。该方法通过满足标准的对时信号标记PMU原始通信数据的时标,并通过分析计算出新增交换机的额外时延,对测量获得的PMU数据时延进行补偿矫正,从而获得更高的测量精度,可以得到十微秒级的广域电网PMU数据时延精度。
[0021]该方法的各个步骤相对独立,可以根据实际情况扩展:在不便搭建模拟前置系统的环境下,去掉步骤1,在步骤2只搭建PMU与WAMS的通信数据采集环境;在步骤3添加对PMU数据的深入分析,用来对以PMU数据时延为基础的PMU时延补偿模型进行仿真验证;步骤2可以需要搭建WAMS主站侧、PMU子站侧单侧或双侧的测量环境;步骤3、4根据步骤2采集的测量数据分析和计算广域电网PMU数据的数据流通道、管理通道单侧或回路时延。
【附图说明】
[0022]图1是广域电网PMU数据时延精确测量的流程;
图2是现有交换机端口镜像和网络记录仪连接的示意图;
图3是新增交换机端口镜像和网络记录仪连接的示意图;
图4是广域电网PMU数据时间信息分析的流程。
【具体实施方式】
[0023]以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0024]本发明包括以下步骤:
1.模拟前置系统搭建在WAMS主站端,与PMU按照电力系统实时动态监测系统技术规范进行配置和通信,模拟PMU与WAMS的数据交互,同时在特定时机发送特定的控制信息;
2.将PMU与模拟前置系统或PMU与WAMS之间交换机上PMU数据通信的一侧端口收发镜像到空闲端口,将镜像端口接入网络记录仪的采集网口,网络记录仪按照规范采集PMU与模拟前置系统或PMU与WAMS的原始通信数据并标记精确时标记录数据通过交换机的时刻;
3.根据网络记录仪采集的PMU与模拟前置系统或PMU与WAMS的原始通信数据,参照通信参数和通信规约,对PMU传递测量信息的数据流管道和PMU传递控制信息的管理管道进行分析,得到需要的数据交互过程的数据,然后根据每个数据交互过程的通信数据类型、通信规约,分析得到需要的数据交互过程的时间信息,时间信息包括PMU测量信息内部时标、PMU测量信息通过交换机的时刻、PMU控制信息通过交换机的时刻、PMU控制响应信息通过交换机的时刻,如果数据交互包括模拟前置系统的数据交互则还需要分析得到模拟前置系统发送特定控制信息的特定时刻;
4.根据数据交互过程的时间信息,计算广域电网PMU数据时延。
[0025]步骤I中模拟前置系统模拟PMU与WAMS进行的数据交互,但不影响现有的PMU与WAMS之间的数据交互;
模拟前置系统与WAMS的区别在于:模拟前置系统对PMU采集的测量信息仅进行最基本的分析、支持同时与PMU基于TCP协议或UDP协议进行通信、在特定时刻发送特定的控制信息,其中特定的控制信息为心跳信号,特定时刻为模拟前置系统每次或固定每隔几次接收到PMU测量信息内部时标为整秒数时。模拟前置系统按照电力系统实时动态监测系统技术规范组成心跳信号命令帧作为特定的控制信息,通过管理通道传递给PMU,PMU收到心跳信号命令帧后回复心跳信号命令帧作为控制响应信息。
[0026]步骤2中根据实际需要测量的广域电网PMU数据时延,可以选择不同的交换机单独或同时进行端口镜像并搭建数据采集环境。
[0027]根据实际需要测量的广域电网PMU数据时延,PMU与模拟前置系统之间的交换机或PMU与WAMS之间的交换机单独或同时进行端口镜像并将镜像端口接入网络记录仪,网络记录仪采集PMU与模拟前置系统的原始通信数据或PMU与WAMS的原始通信数据;测量广域电网PMU数据闭环时延时,同时对模拟前置系统或WAMS主站侧的交换机和PMU子站侧的交换机进行端口镜像并将镜像端口接入网络记录仪,两侧的网络记录仪同时采集PMU与模拟前置系统或PMU与WAMS的原始通信数据,分别记录同一时间段PMU数据通过主站侧交换机和子站侧交换机的时刻。
[0028]电力调度数据网一般会使用纵向加密策略对主站侧或子站侧输出的原始报文进行加密处理,进行端口镜像的交换机应该在纵向加密装置前,使原始报文处于尚未经过加密或已经解密的状态。
[0029]另外,根据交换机实际运行情况,如果当前交换机没有空闲端口可以进行端口镜像,则将交换机的一侧端口介入新增交换机,PMU与模拟前置系统或PMU与WAMS通过新增交换机进行通信,再将新增交换机上的通信端口收发镜像并将镜像端口接入网络记录仪。
[0030]步骤2中的网络记录仪要求满足智能变电站网络报文记录及分析装置检测规范,满足网络报文记录的透明性、可靠性、独立性、安全性等要求,并且按照规范接入对时信号,当采用IRIG-B对时方式时,系统同步对时精度不大于I微秒。
[0031]步骤3中模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻,根据步骤I规定,即模拟前置系统发送PMU控制信息前最近一次接收到PMU测量信息内部时标为整秒数的时刻;为计算PMU测量信息通过交换机到模拟前置系统根据测量信息发送PMU控制信息的时延,得到模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻为最近一次内部时标为整秒的PMU测量信息通过交换机的时刻;当步骤2中测量广域电网PMU数据闭环时延时,PMU数据通过交换机的时刻包括通过主站侧交换机的时刻和通过子站侧交换机的时刻,模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻为最近一次内部时标为整秒数的PMU测量信息通过主站侧交换机的时刻。
[0032]根据步骤2中搭建的数据采集环境,步骤4中计算PMU数据时延的方法包括:
I)模拟前置系统或WAMS主站侧或PMU子站侧单侧数据采集时,广域电网PMU数据时延计算方法包括:将每个PMU测量信息通过交换机的时刻减去测量信息内部时标,得到从PMU采集测量数据、发送测量信息到测量信息到达交换机的时延;将每个模拟前置系统发送的PMU控制信息通过交换机的时刻减去模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻,得到从模拟前置系统接收通过交换机的PMU测量信息并判定和组织PMU控制信息到PMU控制信息传递到交换机的时延;将PMU控制响应信息通过交换机的时刻减去PMU控制信息通过交换机的时刻,得到从PMU接收通过交换机的控制信息并判定和组织PMU控制响应信息到PMU控制响应信息传递到交换机的时延。
[0033]步骤3中PMU与WAMS的通信数据分析不包括发送PMU控制信息的特定时刻,因此不计算从WAMS接收通过交换机的PMU测量信息并判定和组织PMU控制信息到PMU控制信息传递到交换机的时延。
[0034]2)模拟前置系统或WAMS主站侧和PMU子站侧双侧数据采集时,广域电网PMU数据闭环时延计算方法包括:
将每个PMU测量信息通过子站侧交换机的时刻减去PMU测量信息内部时标,得到PMU从采集测量数据到发送测量信息的时延,即子站内部测量信息发送时延,是PMU测量固有延时;将每个PMU测量信息通过主站侧交换机的时刻减去PMU测量信息通过子站侧交换机的时刻,得到PMU测量数据从子站侧交换机传递到主站侧交换机的时延,即数据流管道网络传输时延;将每个模拟前置系统发送的PMU控制信息通过主站侧交换机的时刻减去模拟前置系统发送PMU控制信息的特定时刻,得到模拟前置系统从接收PMU测量信息到判定和组织PMU控制信息的时延,即模拟前置系统接收处理时延;将PMU控制信息通过主站侧交换机的时刻减去PMU控制信息通过子站侧交换机的时刻,得到PMU控制信息从主站侧交换机传递到子站侧交换机的时延,即管理管道下行网络传输时延;将PMU控制响应信息通过子站侧交换机的时刻减去PMU控制信息通过子站侧交换机的时刻,得到PMU从接收PMU控制信息到判定和组织PMU控制响应信息的时延,即PMU控制响应时延^fPMU控制响应信息通过子站侧交换机的时刻减去PMU控制响应信息通过侧主站交换机的时刻,得到PMU控制信息从主站侧交换机传递到子站侧交换机的时延,即管理管道上行网络传输时延。
[0035]步骤3中PMU与WAMS的通信数据分析不包括发送PMU控制信息的特定时刻,无法根据分析结果直接计算WAMS接收处理时延,参照步骤I中模拟前置系统的控制处理,模拟前置系统接收处理时延是理论上最小测量信息判定和控制处理时延,根据实际情况引入自定义的额外处理时延,将模拟前置系统接收处理时延加上自定义的额外处理时延得到WAMS接收处理时延。
[0036]步骤4中计算的与控制信息和管理管道相关的时延,是步骤I通过特定的控制信息即心跳信号的命令帧测量并分析计算得到,可以通过模拟前置系统或WAMS发送不同的控制信息并采集、分析最后计算得到类似时延。
[0037]步骤2中通过现有交换机进行端口镜像,步骤4计算PMU数据时延不需要额外时延补偿;步骤2中通过新增交换机采集PMU数据,步骤4之前该方法进一步包括:
a.PTP对时信号接入交换机接
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