一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)，屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子式互感器包括電子式電流互感器（簡稱ECT，即E1 ec troni c Current Transformer)和電子式電壓互感器（簡稱EVT，即Electronic Voltage Transformer)。模擬 量輸入合并單元是指直接接收常規(guī)互感器二次模擬量輸出的合并單元，比如用于連接母線 TV的合并單元。電子式互感器和模擬量輸入合并單元都是將模擬量的輸入進(jìn)行數(shù)字化采 樣，最終輸出數(shù)字量。數(shù)字化采樣以光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸取代了常規(guī)的電纜傳輸，從而可以避免電 纜多點(diǎn)接點(diǎn)、電流互感器二次開路、電壓互感器二次短路、長距離傳輸損耗大等問題，且采 樣值的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸方式有利于數(shù)據(jù)的共享，適應(yīng)智能變電站發(fā)展方向。因此，電子式互 感器和模擬輸入合并單元的數(shù)字化采樣方式在智能變電站中得到了大量應(yīng)用。
[0003] 電子式互感器和模擬量輸入合并單元的數(shù)字化采樣都需經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處 理、等待以及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，需要一定的時(shí)間。其中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和等待環(huán)節(jié)一般基于 定時(shí)中斷完成，定時(shí)中斷一般是采樣周期的整數(shù)倍，這些環(huán)節(jié)所需的時(shí)間較長，是整個(gè)采樣 延時(shí)的主要部分，達(dá)到ms級。而數(shù)據(jù)發(fā)送和傳輸環(huán)節(jié)的延時(shí)具有一定不確定性，但這部分延 時(shí)小，對整個(gè)采樣環(huán)節(jié)的總延時(shí)影響較小。
[0004] 數(shù)字化采樣的延時(shí)可分為整周期延時(shí)和非整周期延時(shí)。智能變電站中，繼電保護(hù) 的采樣、合并單元間級聯(lián)等點(diǎn)對點(diǎn)直接采樣的應(yīng)用中，必須基于采樣環(huán)節(jié)的延時(shí)進(jìn)行插值 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，這些應(yīng)用中采樣延時(shí)作為一個(gè)重要參數(shù)必須精確測量。智能變電站相應(yīng)規(guī) 范中要求數(shù)字化采樣延時(shí)不能大于2ms，當(dāng)數(shù)字化采樣存在N個(gè)整周期延時(shí)，為了形式上滿 足技術(shù)要求，電子式互感器或合并單元制造商可能會(huì)將SV(Sampled Value，即采樣值)報(bào)文 的序號向前移N個(gè)周波，此時(shí)對于基于外部信號同步采樣的計(jì)量、測控、故障錄波等應(yīng)用的 測量精度也有影響。因此，數(shù)字化采樣的延時(shí)作為關(guān)鍵參數(shù)，工程應(yīng)用中必須保證其正確 性。
[0005] 目前，數(shù)字化采樣延時(shí)測量方法一般是給電子式互感器或模擬量輸入合并單元施 加穩(wěn)態(tài)的工頻電流或電壓，然后利用標(biāo)準(zhǔn)模擬量和被測SV數(shù)據(jù)之間工頻信號的相位角關(guān)系 來間接測量數(shù)字化采樣的延時(shí)。這種測量方法為了能夠正確測量相位關(guān)系，必須施加穩(wěn)態(tài) 的模擬量，對于周期信號，經(jīng)過非整周期延時(shí)后的波形與原信號波形存在一定的相位差，因 此可以通過這種測量穩(wěn)態(tài)相位差然后轉(zhuǎn)換為時(shí)間的方法得到數(shù)字化采樣的非整周期延時(shí)。 而對于穩(wěn)態(tài)周期信號，經(jīng)過整周期延時(shí)后與原信號是完全重合的，不存在相位差，因此無法 利用這種測量穩(wěn)態(tài)相位差的方法來測量整周期延時(shí)。目前，還有一種數(shù)字化采樣延時(shí)測試 方法是:在同步模式下，通過測量0序號SV報(bào)文的發(fā)送時(shí)間與同步信號之間的時(shí)間差而得到 數(shù)字化采樣延時(shí)。但是這種方法對于SV報(bào)文序號有人為前移或后移的現(xiàn)象無法檢測，因此 也無法正確測量數(shù)字化采樣的整周期延時(shí)。
[0006] 電子互感器和模擬輸入合并單元的數(shù)字化采樣過程中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、等待 以及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)對于各種輸入信號所需的時(shí)間是一致的，這體現(xiàn)出數(shù)字化采樣的延時(shí)是一 個(gè)群延時(shí)，對于各種頻率的信號的延時(shí)是相同的。對于穩(wěn)態(tài)周期信號而言，這一延時(shí)可以分 為整周期延時(shí)和非整周期延時(shí)，其中非整周期延時(shí)可通過測量數(shù)字化采樣輸入和輸出之間 相位差的方法進(jìn)行測量，但整周期延時(shí)難以識(shí)別和測量。整周期延時(shí)對于繼電保護(hù)應(yīng)用而 言可能引起不正確動(dòng)作，對于計(jì)量、測控而言也會(huì)引起準(zhǔn)確度誤差，因此也必須能準(zhǔn)確夠識(shí) 別。
[0007] 因此，有必要采用一種新的數(shù)字化采樣延時(shí)測量系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測量出數(shù)字化采 樣環(huán)節(jié)中的整周期延時(shí)和非整周期延時(shí)，消除電子式互感器和模擬量輸入合并單元工程應(yīng) 用中的安全隱患，提高智能變電站二次系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確性，對智能變電站的安全、可靠運(yùn)行具 有重要意義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)，克服電子式互感 器和模擬量輸入合并單元工程應(yīng)用中的安全隱患。
[0009] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)，其特征在于， 包括模擬量輸出部分、采集測量部分，所述模擬量輸出部分與所述采集測量部分相連接;所 述模擬量輸出部分外接電子式互感器或模擬量輸入合并單元，所述采集測量部分外接所述 電子式互感器或所述模擬量輸入合并單元;所述模擬量輸出部分為所述電子式互感器或所 述模擬量輸入合并單元提供穩(wěn)態(tài)模擬量信號，同時(shí)為所述采集測量部分提供反映所述電子 式互感器或所述模擬量輸入合并單元輸入的二次信號;所述采集測量部分用以采集所述模 擬量輸出部分發(fā)送的二次信號，同時(shí)采集所述電子式互感器或所述模擬量輸入合并單元輸 出的數(shù)字量SV信號，用以測量并計(jì)算數(shù)字化采樣延時(shí)，用以顯示測量計(jì)算出的延時(shí)結(jié)果。
[0010] 優(yōu)選地，模擬量輸出部分外接電子式互感器，模擬量輸出部分包括依次連接的標(biāo) 準(zhǔn)互感器、升流/升壓器、變頻控制器，標(biāo)準(zhǔn)互感器作為模擬量輸出部分與電子式互感器的 連接單元，同時(shí)也作為模擬量輸出部分與采集測量部分的連接單元。
[0011] 優(yōu)選地，模擬量輸出部分外接模擬量輸入合并單元，模擬量輸出部分包括依次連 接的功率放大器、變頻控制器，功率放大器作為模擬量輸出部分與模擬量輸入合并單元的 連接單元，同時(shí)也作為模擬量輸出部分與采集測量部分的連接單元。
[0012]優(yōu)選地，采集測量部分包括AD轉(zhuǎn)換模塊、內(nèi)部時(shí)鐘模塊、SV采集和時(shí)間標(biāo)記模塊、 測量計(jì)算模塊、結(jié)果顯示模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊、SV采集和時(shí)間標(biāo)記模塊、結(jié)果顯示模塊均與測 量計(jì)算模塊連接，內(nèi)部時(shí)鐘模塊分別與AD轉(zhuǎn)換模塊、SV采集和時(shí)間標(biāo)記模塊相連接；內(nèi)部時(shí) 鐘模塊用于產(chǎn)生AD轉(zhuǎn)換模塊的采樣脈沖，并為SV采集和時(shí)間標(biāo)記模塊提供時(shí)間信息，ADR 換模塊作為模擬量輸出部分與采集測量部分的連接單元，SV采集和時(shí)間標(biāo)記模塊用以采集 電子式互感器或模擬量輸入合并單元輸出的數(shù)字量SV信號。
[0013] 本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果：（1)本實(shí)用新型基于變頻原理，通過測量電子式互 感器或模擬量輸入合并單元對不同頻率穩(wěn)態(tài)模擬量信號的非整周期延時(shí)，從而計(jì)算得到數(shù) 字化采樣環(huán)節(jié)對所有頻率信號的固有延時(shí)，包括非整周期延時(shí)和整周期延時(shí)，同時(shí)基于鎖 相技術(shù)跟蹤SV報(bào)文的發(fā)送頻率，補(bǔ)償SV報(bào)文發(fā)送時(shí)差，減小SV報(bào)文發(fā)送時(shí)差的影響，提高數(shù) 字化采樣延時(shí)測量準(zhǔn)確度；（2)本實(shí)用新型可以在穩(wěn)態(tài)模擬量信號下測量數(shù)字化采樣環(huán)節(jié) 的整周期延時(shí)，有效解決了電子式互感器和模擬量輸入合并單元工程應(yīng)用中無法準(zhǔn)確測量 整周期延時(shí)的問題，確保電子式互感器和模擬量輸入合并單元在智能變電站中的可靠應(yīng) 用，消除電子式互感器和模擬量輸入合并單元工程應(yīng)用中的安全隱患，提高智能變電站二 次系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)確性，對智能變電站的安全、可靠運(yùn)行具有重要意義。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型的一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖2是本實(shí)用新型的一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)外接電子式互感器的結(jié)構(gòu) 示意框圖。
[0016] 圖3是本實(shí)用新型的一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量系統(tǒng)外接模擬量輸入合并單元 的結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0017] 圖4是本實(shí)用新型的一種數(shù)字化采樣延時(shí)變頻測量方法的工作流程圖。
[0018] 圖5是本實(shí)用新型獲得頻率為的穩(wěn)態(tài)模擬量信號經(jīng)過數(shù)字化采樣后的