電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)采樣前置單元的制作方法
【專利說明】電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)采樣前置單元
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)采樣前置單元，屬電力計量測試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，智能變電站以及數(shù)字化變電站的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到大面積工程應(yīng)用階段，隨著電子式互感器、傳統(tǒng)互感器+合并單元模式的大量應(yīng)用，合并單元將正式成為智能變電站以及數(shù)字化變電站的智能設(shè)備。隨著國家電網(wǎng)公司Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》的發(fā)布，合并單元的特性測試變得異常重要。目前國內(nèi)合并單元主要是在穩(wěn)態(tài)層面進(jìn)行測試即使是暫態(tài)測試基本都是以小電流的暫態(tài)過程測試為主，而大電流的暫態(tài)沖擊由于受制于校驗儀本身能力限制以及人身安全等因數(shù)的限制一直沒有得到很好的開展。而合并單元在故障情況下的暫態(tài)大電流是否能夠正確傳變直接影響到智能變電站數(shù)字化繼電保護(hù)的安全。電子式互感器由于暫態(tài)測試時電流值比較大會影響到人身安全。
[0003]所以從目前現(xiàn)狀來看，迫切需要一種裝置來精確測量故障電流的暫態(tài)過程并將測量結(jié)果上送至合并單元測試儀以測試合并單元在暫態(tài)過程中的傳變精度，并兼容電子式互感器的暫態(tài)輸入測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，為了解決智能變電站以及數(shù)字化變電站對于合并單元以及電子式互感器在暫態(tài)情況下的暫態(tài)傳變特性等方面的測試要求，并針對目前現(xiàn)有電子式互感器及合并單元應(yīng)用的技術(shù)現(xiàn)狀，開發(fā)出電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)前置單元，以滿足合并單元測試儀對于智能變電站電子式互感器及合并單元在故障情況下的暫態(tài)傳變特性測試。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明一種電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)采樣前置單元由精密電流轉(zhuǎn)換器、信號處理電路、同步AD轉(zhuǎn)換器、恒溫晶振以及FPGA現(xiàn)場可編程門陣列組成。
[0006]精密電流轉(zhuǎn)換器，用于實現(xiàn)暫態(tài)電流的精確轉(zhuǎn)換，將暫態(tài)電流信號轉(zhuǎn)換為暫態(tài)小電壓信號；
信號處理電路，用于對不同來源的小電壓信號進(jìn)行信號調(diào)理后按照相同的帶寬抑制實現(xiàn)信號采集，以確保暫態(tài)過程電流及其衰減常數(shù)的保真性；
同步AD轉(zhuǎn)換器，用于實現(xiàn)多路信號的同步采集；
FPGA現(xiàn)場可編程門陣列，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和定時發(fā)送；以及，
用于保證FPGA時序的精確性的恒溫晶振。
[0007]精密電流轉(zhuǎn)換器連接信號處理電路；信號處理電路連接同步AD轉(zhuǎn)換器；同步AD轉(zhuǎn)換器連接FPGA ；FPGA通過光纖串行發(fā)送器輸出；恒溫晶振連接FPGA。
[0008]本發(fā)明的信號處理電路包括經(jīng)精密電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)源暫態(tài)電流信號的信號調(diào)理、標(biāo)準(zhǔn)源的暫態(tài)小電壓信號的信號調(diào)理和電子式互感器試品的小電壓信號的信號調(diào)理；三路信號調(diào)理后進(jìn)入同步AD轉(zhuǎn)換器。
[0009]本發(fā)明為同時采集標(biāo)準(zhǔn)源暫態(tài)電流信號、標(biāo)準(zhǔn)源的暫態(tài)小電壓信號以及電子式互感器試品的小電壓信號，利用高精度抗飽和CT將原始大電流信號轉(zhuǎn)變成可被采集的小電壓信號，對以上三個不同來源的小電壓信號進(jìn)行信號調(diào)理后按照相同的帶寬抑制實現(xiàn)信號采集，截止頻率為10kHz，以確保暫態(tài)過程電流及其衰減常數(shù)的保真性。
[0010]本發(fā)明采用同步采集方式，由同一片AD的多路采集實現(xiàn)多路信號的同步采集，AD采樣速率為每周波400點。
[0011]本發(fā)明采用FPGA作為測試系統(tǒng)的終端核心CPU，所以具有很好的實時性測試，快速響應(yīng)，時間分辨率可以達(dá)到20ns，實現(xiàn)采集前置的精確時間傳輸。本發(fā)明由FPGA來實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化以及定時發(fā)送，用恒溫晶振來保證FPGA時序的精確性；FPGA按照串行方式發(fā)送數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)發(fā)送，采樣帶寬為10M，數(shù)據(jù)帶寬為5M，以確保能傳輸高速米樣數(shù)據(jù)的實時發(fā)送。傳輸報文中在報文頭標(biāo)定額定延時值，以便于電子式互感器及合并單元測試儀來實現(xiàn)暫態(tài)采樣前置的數(shù)據(jù)與合并單元試品的數(shù)字量信號之間的數(shù)據(jù)時間同步。
[0012]本發(fā)明精密電流轉(zhuǎn)換器用于實現(xiàn)暫態(tài)電流的精確轉(zhuǎn)換，將暫態(tài)電流信號轉(zhuǎn)換為暫態(tài)小電壓信號，采用高精度抗飽和鐵芯，使得前置單元可以承受50倍額定交流疊加50倍直流在衰減常數(shù)200ms下的暫態(tài)電流精確轉(zhuǎn)變。
[0013]采用內(nèi)置電池供電，浮地設(shè)計，光纖數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)人機(jī)分離，以提高整個系統(tǒng)的安全性以及可靠性。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明兼容電子式互感器與合并單元暫態(tài)測試的暫態(tài)采樣前置單元，能精確測量故障電流的暫態(tài)過程并將測量結(jié)果上送至合并單元測試儀以測試合并單元在暫態(tài)過程中的傳變精度，本發(fā)明裝置具有以下特點:采樣高速，采用20k的采樣速率，完全滿足合并單元試品4k采樣速率的暫態(tài)測試需求；測試精度高，采用分回路設(shè)計，按照IA額定與5A額定電流不同暫態(tài)電流大小進(jìn)行分回路設(shè)計，可以確保不同合并單元都可以被測試，同時滿足不同量程下的暫態(tài)電流精度；飽和特性好，采用抗飽和鐵芯，使得前置單元可以承受50倍額定交流疊加50倍直流在衰減常數(shù)200ms下的暫態(tài)電流精確傳變。實時性好。因為采用FPGA作為測試系統(tǒng)的終端核心CPU，所以具有很好的實時性測試，快速響應(yīng)，時間分辨率可以達(dá)到20ns，實現(xiàn)采集前置的精確時間傳輸。時間精度高，內(nèi)置恒溫精振，其時間的溫度穩(wěn)定度達(dá)到0.0lppm0抗干擾性能優(yōu)越，采用電池供電，浮地設(shè)計，杜絕干擾信號對采樣系統(tǒng)的影響。安全性好，采用串行光纖將采樣前置與合并單元校驗儀連接，使得暫態(tài)測試遠(yuǎn)離操作人員，避免了暫態(tài)大電流沖擊造成的人身傷害，可以兼容電子式互感器。
[0015]本發(fā)明裝置可以精確地測試合并單元基于離散數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)字量暫態(tài)精度，為智能變電