摘要：采樣值中用于傳輸和交換的數(shù)據(jù)單元在利用交換機(jī)進(jìn)行傳輸時(shí)，因傳輸過程中出現(xiàn)的問題導(dǎo)致傳輸時(shí)間延長，而這個(gè)延長的時(shí)間沒有規(guī)律可言，基于這個(gè)傳輸特性，我們現(xiàn)在的主要做法是全站在將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元進(jìn)行合并與同步處理時(shí)，接入報(bào)時(shí)一致的鐘表，以此來達(dá)到消除時(shí)間延長的不確定性的目的。但是這樣的做法也有不足之處，它會(huì)造成在實(shí)現(xiàn)采樣一致的目標(biāo)的同時(shí)，對(duì)外界的時(shí)間工具產(chǎn)生嚴(yán)重依賴，打破了完善功能不能以依賴外界對(duì)時(shí)系統(tǒng)為代價(jià)的原則。本文通過研究比較多種采樣方式的優(yōu)勢(shì)與不足，提出了一種簡單科學(xué)的采樣方式，希望能對(duì)讀者有所幫助。

關(guān)鍵詞：采樣同步；交換機(jī)；延時(shí)傳輸

一、采樣方式同步分析

采樣同步技術(shù)水平直接影響著網(wǎng)絡(luò)采樣能否從實(shí)驗(yàn)走向?qū)嶋H，得到廣泛應(yīng)用。因此我們需要分析各種采樣方式，綜合其優(yōu)劣勢(shì)，探尋到最佳采樣方式，這對(duì)于準(zhǔn)確把握住數(shù)據(jù)傳輸延遲的時(shí)間有很大的幫助作用。

1.我國目前普遍采用的采樣模式?，F(xiàn)在“直采”是繼電保護(hù)最常用的采樣方式。所謂直采，就是繼電保護(hù)裝置同合并單元之間的連接方式是直接交換傳輸數(shù)據(jù)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交流。直采的好處就是其采樣值報(bào)文具有固定的傳輸延長時(shí)間，消除了不確定性，知道了固定時(shí)長，補(bǔ)償起來就簡單多了。與“直采”比較起來，“網(wǎng)采”就是利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到采樣值傳輸?shù)哪康牡模@種模式可以省下一大批光纜，并且接線結(jié)構(gòu)簡單明了，數(shù)據(jù)傳輸分享更便捷，與科學(xué)技術(shù)發(fā)展接軌。但是“網(wǎng)采”一個(gè)非常大的缺點(diǎn)就是延時(shí)的不確定性，所以網(wǎng)絡(luò)采樣同步技術(shù)能否發(fā)展完善直接關(guān)系著“網(wǎng)采”能否順利得到實(shí)際化應(yīng)用。

2.采樣同步方式分析。通常繼電保護(hù)裝置采用一般的采樣方式時(shí)，它是通過控制采樣的先后順序并且在采樣過程中確保電路能夠?qū)崿F(xiàn)不同的通道來達(dá)到采樣同步的目的的。在采樣這一過程中，可能會(huì)存在一些影響同步的因素比如低通回路的參變量的偏差等，但是這些因素并不會(huì)對(duì)整個(gè)工程有所影響。

合并單元與智能電子設(shè)備之間在進(jìn)行采樣時(shí)出現(xiàn)的傳輸延時(shí)問題與采樣使用的方式脫不了關(guān)系。當(dāng)合并元與繼電保護(hù)裝置之間采用“直采”模式時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸延長的時(shí)間是確定的并且是一個(gè)固定值。智能變電站中“直采”模式下，光線長度小于等于兩千米，所以可知這時(shí)傳輸?shù)难娱L時(shí)間的數(shù)量級(jí)為微秒，非常小，因此這個(gè)延長時(shí)間對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響可以忽略不計(jì)。當(dāng)合并單元與保護(hù)裝置采用的是“網(wǎng)采”模式時(shí)，特別是在一個(gè)智能電子設(shè)備同時(shí)讀取多個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)的情況下，因?yàn)檫@些設(shè)備并不是在同一時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，智能電子設(shè)備在接收這些設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)各個(gè)設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)排隊(duì)依次進(jìn)入智能電子設(shè)備接收數(shù)據(jù)的入口的情況，并且不能確定設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)排隊(duì)時(shí)的先后順序，所以交換機(jī)在傳輸、交換數(shù)據(jù)信息時(shí)就不能得知準(zhǔn)確的延長時(shí)間，源于此原因，我們才斷定“網(wǎng)采”模式下，采樣值報(bào)文的傳輸數(shù)據(jù)的延長時(shí)間是不斷變化的。

二、基于數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)測量的同步方案的基本原理

在測算數(shù)據(jù)傳載過程中延誤的時(shí)間的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)該方案所遵循的準(zhǔn)則為：在交換機(jī)的進(jìn)出端口進(jìn)行SV報(bào)文加密數(shù)據(jù)并制成電子憑證的工作。SV報(bào)文在傳送過程中延誤的時(shí)長是不確定的，需計(jì)算采樣值經(jīng)過輸入輸出端口所用時(shí)長，精準(zhǔn)確定Sampled Value采樣值在交換機(jī)傳輸過程中延誤的時(shí)間，將計(jì)算結(jié)果記錄在SV報(bào)文的時(shí)間域里。多個(gè)交換機(jī)建立映射關(guān)系，累計(jì)計(jì)算各SV報(bào)文采樣的延誤時(shí)長，Sampled Value數(shù)據(jù)收集裝置通過收集時(shí)間域中采樣值的延誤時(shí)長取得總延時(shí)信息。

任取兩臺(tái)交換機(jī)進(jìn)行檢測實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)信息進(jìn)出交換機(jī)兩端口的時(shí)間，計(jì)算傳輸所用時(shí)長。保護(hù)裝置以實(shí)際時(shí)間為準(zhǔn)，該裝置在保護(hù)采樣數(shù)值時(shí)可以使用直接采樣或網(wǎng)絡(luò)采樣的方式，通過額定延誤時(shí)長和累積總延時(shí)數(shù)值復(fù)原各個(gè)間隔的SV采集時(shí)間，完成同步采樣方案。類似于直接采樣方式，不需要經(jīng)過交換機(jī)端口，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)將樣本數(shù)據(jù)直接傳送到測量裝置中。

三、同步方案延時(shí)精度測量及分析

創(chuàng)建檢測系統(tǒng)精準(zhǔn)測量交換機(jī)的延誤時(shí)長，首先向交換機(jī)中輸送采樣值數(shù)據(jù)測得傳輸時(shí)間差，再通過直傳光纖導(dǎo)入到timestamp的檢測裝置中。通過網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴發(fā)生設(shè)備干擾信息在單臺(tái)或多臺(tái)映射中的交換機(jī)上的轉(zhuǎn)換時(shí)長，排除掉設(shè)備在工作過程中的花費(fèi)的時(shí)間，經(jīng)過一系列計(jì)算證明交換機(jī)測出的的延誤時(shí)長與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)載時(shí)限之間的存在聯(lián)系。通過大量測驗(yàn)表明，不同數(shù)據(jù)信息的傳輸和流量差異下，交換機(jī)的精準(zhǔn)程度趨近于四十納秒，多臺(tái)具有映射關(guān)系的交換機(jī)的精準(zhǔn)程度也穩(wěn)定在一定納秒范圍內(nèi)。

同步采樣方案時(shí)時(shí)跟蹤分析系統(tǒng)運(yùn)行的頻段，對(duì)被監(jiān)測的信號(hào)的極限值進(jìn)行收集整理，在依據(jù)一定的規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，采樣的頻率與電力設(shè)備主體運(yùn)行的速率維持在一定的比值范圍。晶體振蕩器消耗能量極低、啟動(dòng)時(shí)間短、精確度高并且穩(wěn)定性能好，適用于延時(shí)檢測工作。MU技術(shù)可以支持多個(gè)用戶端的通信信號(hào)的輸送提高了數(shù)據(jù)輸送速率。數(shù)據(jù)在不同設(shè)備之間的傳送也存在延誤時(shí)間，用戶設(shè)備通訊流量對(duì)交換機(jī)的干擾微乎及微，但晶體振蕩器的震動(dòng)頻率形成的誤差，嚴(yán)重影響交換機(jī)的檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)难诱`時(shí)長工作。若排除外界因素的干擾，交換機(jī)測試延時(shí)的工作更加精準(zhǔn)。

四、同步方案應(yīng)用分析

綜合智能化繼電站的所有保護(hù)措施，差動(dòng)保護(hù)設(shè)施對(duì)于Sampled Value同步的反應(yīng)最為敏銳。差動(dòng)保護(hù)是流經(jīng)電流互感器進(jìn)出接頭的電流差值，利用流經(jīng)某一節(jié)點(diǎn)的總電流為零這一準(zhǔn)則實(shí)行差動(dòng)保護(hù)，在工作時(shí)將電力設(shè)施當(dāng)做一個(gè)結(jié)點(diǎn)，如果電力設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)則電流流經(jīng)差動(dòng)保護(hù)裝置前后的數(shù)值相同，如果電力設(shè)施發(fā)生意外情況則流經(jīng)裝置的電流差值大于零，當(dāng)差值大于差動(dòng)保護(hù)裝置的安全電流值范圍時(shí)，保護(hù)設(shè)備發(fā)出預(yù)警信號(hào)，斷開被保護(hù)的設(shè)施與其他設(shè)備的聯(lián)接。差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行沒有延時(shí)性、簡單易操作等。

針對(duì)差動(dòng)保護(hù)與同步同步方案，智能化繼電保護(hù)準(zhǔn)則中沒有確切的聲明。研究分析智能化變電繼電設(shè)施的保護(hù)技術(shù)需要注意以下幾項(xiàng)：一則研發(fā)針對(duì)性的保護(hù)技術(shù)時(shí)需要具有可操作性、及時(shí)性和敏捷性，可以分析繼電網(wǎng)中發(fā)生的意外事故并合理處理。二則變壓器主體與其他設(shè)備的連接點(diǎn)需要設(shè)立保護(hù)裝置，多采用集成化的安置方式，還可以安裝監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)智能化、信息化遠(yuǎn)程控制變電站繼電器。

使用數(shù)據(jù)傳輸延誤時(shí)長的測算方法時(shí)，對(duì)用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)接受時(shí)間的進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測，確?？梢哉_檢測交換機(jī)傳送數(shù)據(jù)的延誤時(shí)長，如果交換機(jī)在傳送數(shù)據(jù)延時(shí)產(chǎn)生誤差時(shí)，保護(hù)設(shè)備可以快速應(yīng)對(duì)，及時(shí)封鎖規(guī)避可能發(fā)生的各種意外情況。利用這種方法極大程度的減少了同步方案出現(xiàn)漏洞的機(jī)會(huì)，擴(kuò)大了了方案的容許錯(cuò)誤的范圍。

總結(jié)

交換機(jī)傳輸數(shù)據(jù)延誤時(shí)長的測算技術(shù)簡單易操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶設(shè)備接收數(shù)據(jù)的時(shí)間并打好時(shí)間戳，為直接采樣的方式提供保護(hù)裝置的技術(shù)性保護(hù)措施。將SV報(bào)文中的采樣信息傳輸過程轉(zhuǎn)化為延誤時(shí)長，其他操作基本不變，保證程序基本不改動(dòng)。同步方案的不足之處在于測量傳輸數(shù)據(jù)的延誤時(shí)間需要使用專門的交換機(jī)，隨著科技發(fā)展和檢測技術(shù)的不斷創(chuàng)新，可以研發(fā)出替代交換機(jī)進(jìn)行延誤時(shí)長檢測計(jì)量的專業(yè)性設(shè)備，趨于完善的測量技術(shù)以及不斷降低的設(shè)施費(fèi)用都有利于同步方案的改善與進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡介：姓名：李達(dá)國，男，漢族；出生年月：1985年11月19日；籍貫：天津市；學(xué)歷：碩士研究生；職稱：中級(jí)工程師；單位名稱：天津生態(tài)城投資開發(fā)有限公司