交流电源系统DCS控制器数据多通道同步采样方法
肖星1
范德和2
陈斌3
罗海鑫2
1.南方电网 广东中山供电局,广东中山 528400;华南理工大学 电力学院,广东 广州 5106412.南方电网 广东中山供电局,广东中山 5284003.许继电气股份有限公司 许继电气保护自动化系统分公司,河南许昌 461000
摘要：[目的]在交流电源系统中,分布式控制系统(DCS)控制器作为核心部件,负责实时采集和处理各类关键数据,这些数据对系统的稳定运行和故障预警至关重要.然而,在实际应用中,DCS控制器数据采集过程受外部电磁干扰、硬件故障等因素影响,导致数据丢失或其他异常问题发生,使数据密度变得难以确定,进而影响系统的可靠性和准确性.基于此,提出一种针对交流电源系统DCS控制器数据多通道同步采样方法,以解决数据采集过程中的干扰和缺失问题,提升数据质量和系统性能.[方法]信号调理电路预处理来自不同通道的模拟数据信号,确保信号质量满足模数转换器(ADC)转换要求.现场可编程门阵列(FPGA)作为控制中心,利用其并行处理能力和编程灵活性,精确控制各通道ADC转换过程,实现高精度、低延迟的同步采样,有效解决了采样不同步导致的相位偏差和数据不一致问题.针对数据缺失,采用Clearbout理论进行数据插补,基于信号时频特性和已知数据点相关性智能估计并填补缺失数据,保障数据连续性和完整性.同时,结合蚁群算法优化同步采样方法,通过模拟蚂蚁寻找食物的信息素更新机制,动态调整采样参数以提升采样效率和准确性.[结果]多通道同步采样方法显著提升了 DCS控制器的数据采集性能.采集后的DCS数据频谱图与实际的数据频谱图高度一致,验证了采样方法的准确性和可靠性;采样速度明显提升,满足了交流电源系统对数据实时性的高要求.[结论]综上所述,方法结合FPGA控制实现了高精度、低延迟的多通道同步采样,解决了相位偏差和数据不一致问题;引入Clearbout理论和蚁群算法,有效保障了数据完整性并优化了采样方法;设计的多通道数据上传机制避免了数据上传过程中存在的冲突,确保了数据传输的顺畅.这些创新不仅提升了交流电源系统DCS控制器的数据采集能力,也为同类系统的设计和优化提供了参考,有助于提高整个交流电源系统的稳定性和可靠性,降低因数据异常导致的系统故障风险,对保障电力系统的安全运行具有重要意义.
关键词：交流电源系统DCS数据高速多通道数据采集FPGA控制数据同步采样Clearbout理论缺失值插补
分类号：TP391(计算技术、计算机技术)
资助基金：国家自然科学基金(61472458)南方电网公司科技项目(GDKJXM20230268)
论文发表日期：2025-07-25
在线出版日期：2025-09-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 463-469 )
英文信息