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3多层级网络多节点同步采样与远距离SPI通信技术
3.1同步采样
根据上述低压系统多层级网络节点与中控CPU交互机制的要求,需要一种可靠的同步采样方式以减少多层级网络中各个节点的本地处理装置对短路故障检测的时间差,从而减少系统的延迟时间。实现多机异地同步采样的方式主要分为软件和硬件两种方法。
线性插值算法采样同步是一种软件同步方法,其原理是根据不同通道的采样值,利用线性插值算法计算出不同通道同一时刻的采样值,从而实现同步采样。采用软件算法进行同步矫正,不需要外部硬件,成本较低。但是这种方法增加了软件的计算量,增加了短路故障的判断时间,且数据采样值的精度不高误差较大。
随着GPS应用的发展,GPS同步采样被广泛应用。其原理是异地采样装置接收同一时刻的高精度GPS时间信号,每隔一段时间强制同步本地采样时钟,从而实现高精度同步采样,其同步精度小于1us。这种方法可以实现真正意义上的数据同步,但是每个信号采集装置均需要配备GPS接收模块,成本较高。
由于低压配电系统多层级网络分布环境复杂,不能保证每个节点所处现场环境均有可靠的GPS信号,且低压配电网络配置分布式GPS接收模块还存在使用成本问题,所以GPS同步采样方法并不适用于低压配电系统多层级网络。
图5高精度晶振实现同步采样框图
为了适应低压配电系统多层级分布式网络的环境,需要采用一种可靠且性价比高的同步信号方式。高精度晶振同步采样,原理是通过高精度的晶振产生采样触发信号,经过运放将信号放大并拆分成多路采样触发信号传输给多层级网络各个节点的本地装置触发其同步采样。
该方法的同步精度小于1us,且不存在同步信号丢失问题,适用于低压配电系统多层级网络中。其原理图如图4所示。
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