CN102435974A - 智能电网用新型高效便携式电子式互感器检验仪 - Google Patents

Abstract

智能电网用新型高效便携式电子式互感器检验仪是由标准电流电压转换器、工控机、数据采集卡及PCI***控制卡构成。采用传统电磁式互感器作为标准互感器，标准互感器二次输出为33.3V和1A或5A，再经过一种标准电流电压转换器转换成±1V，然后输入到A/D采集卡中进行数据采样。待测互感器的数字量输出或模拟量输出经过合并单元通过光/电以太网输送到***控制卡中进行分析处理，通过PCI总线传送数据至上位机，产生同步脉冲信号，以便与标准互感器输出进行比对，从而得出电子式互感器误差。该产品具有体积小、重量轻、精度高、测量范围宽、操作简单，克服了传统互感器检验仪体积大、测量精度低、操作繁琐等缺点。本装置***准确级可达到0.01%，完全满足各种型号电子式互感器的检验。大大的提高了智能化变电站电子式互感器验收的工作效率，并且在变电站的日常维护中起到重要作用。

Description

智能电网用新型高效便携式电子式互感器检验仪

技术领域

本发明涉及到一种新型多功能电子式互感器检验仪，可同时采集模拟信号和数字信号，测量数据稳定、精确，操作简单，携带方便，并且可以实现对多台电子式电流、电压互感器的多路输出同时进行测量，完成对模拟信号、数字信号、检测数据分析的实时显示，大大提高了全数字智能化变电站验收工作效率。 

背景技术

随着我国智能化变电站的高速发展，新型电子式互感器得到了大规模的推广，以光电式互感器为代表的新一代电子式互感器在变电站中广泛使用。电子式互感器相对传统互感器二次输出为小电压输出或数字量输出，对其误差的校准不能采用电工测量原理，只能采用直接比较式原理，即将标准互感器与被测互感器的输出数据进行信号处理后直接进行比较。因此，开发一种快速、准确、高效率的电子式互感器检验仪迫在眉睫。 

本发明的目的就是为解决智能化变电站电子式互感器的无法现场误差校准的问题，提供一种快速的、精确的、方便的电子式互感器检验仪。 

发明内容

本发明是这样实现的：检验仪主要由标准电流电压转换器、工控机、数据采集卡及PCI***控制卡构成。电子式互感器检验仪采用传统电磁式互感器作为标准互感器，标准互感器二次输出为33.3V和1A或5A，再经过一种专门设计的标准电流电压转换器转换成±1V，然后输入到A/D采集卡中进行数据采样。待测互感器的数字量输出或模拟量输出经过合并单元通过光/电以太网输送到***控制卡中进行分析处理，并通过PCI总线传送数据至上位机，并产生同步脉冲信号，以便与标准互感器输出进行比对，从而得出电子式互感器误差。本检验仪数据以太网数据传输通讯协议遵守IEC61850-9-2标准。 

    其特征：本装置体积小、重量轻、精度高、测量范围宽、操作简单，克服了传统互感器检验仪体积大、测量精度低、操作繁琐等缺点。本装置电子式互感器校验***准确级可达到0.01%，完全满足各种型号电子式互感器的检验。传统互感器检验仪在误差校准过程中一次只能对一路输出进行检验，而本装置可以通过上位机软件对多台电子式电流、电压互感器，多路二次输出同时进行检验，大大的提高了智能化变电站电子式互感器验收的工作效率，并且在变电站的日常维护中起到重要作用。 

附图说明：

图1是智能电网用高效便携式电子式互感器校验仪的结构示意图

图2是智能电网用高效便携式电子式互感器校验仪机箱显示面板

图3是智能电网用高效便携式电子式互感器校验仪背部接口图

图4是智能电网用高效便携式电子式互感器校验仪的***原理图

图5是PCI原理图

图1中．1、合并单元   2、高精度数据采集卡 

 [0007] 具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明

在图1中，智能电网用高效便携式电子式互感器校验仪主要由标准电流电压转换单元、工控机、高精度数据采集卡2及PCI***控制卡构成。

 具体实施时按照图4***原理图，为使标准互感器输出能够直接供给数据采集卡，故设计一种满足标准电流互感器和标准电压互感器输出信号变换的标准电流电压转换器。用于将标准互感器的二次输出33.3V和1A或5A转换为±1V。

为了保证本装置的高精度、高稳定性，经综合考虑数据采集卡选用NI公司的PCI-4070数据采集卡，可同时对数字信号与模拟信号进行数据采集。 

PCI部分包括PCI插槽与PCI控制器，本***控制卡的PCI控制器采用PCI9054。 

 PCI部分的原理见图5。 

 本装置上位机软件利用NI公司的LabVIEW实现，LabVIEW是一个标准的数据采集和仪器控制软件，能够满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。利用该软件设计误差计算流程，比差通过比较标准互感器和被测互感器频域里基波分量的有效值得出，相位差通过计算DFT进行频谱分析。具体算法原理如下：

设标准采样序列和待测采样序列分别为x(n)和y(n)，对二者分别进行FFT，得到 X(k)和Y(k)，若X(k)和Y(k)最大谱线对应的k分别记做m₁和m₂，则x(n)和y(n)的基波有效值A_x和A_y分别为：

                                                                                       

                                                                                 

于是比差 ε为：

                                                 

同时由X(k)和Y(k)得到x(n)和y(n)的基波初相位θ_x和θ_y：

于是相差Φ为：

                                                                                         

为避免引入不必要的计算误差，亦可按下述方法计算角差。将标准采样序列和待测采样序列对应的频谱矢量相除，得到的结果设为Z（K）：

Z(K)=X(K)/Y(K)=Re(Z)+jIm(Z)                                                         

则角差为：

   Φ ＝ arctan(

)                                                               

     本发明产品性能指标符合IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7、IEC60044-8和国家标准GB/T20840·1-2007、GB/T20840·8-2007。经过多次检测，准确级可达到0.01级，可以对各种电子式互感器进行误差检测。本装置可在国内外智能化变电站中广泛使用，并且可用于互感器生产商作生产计量工具，将对我国智能电网的发展起到至关重要的作用。

Claims (3)

1.可同时采集模拟信号和数字信号。应用高精度数字数据采集卡，可避免由硬件引起的噪声，减少误差来源。

2.可同时对电子式互感器的的多路输出进行测量。通过多路采集卡的多路信号采集及合并单元的信号处理实现多台电子式电流、电压互感器同时进行测量，多台电子式电流、电压互感器多路二次输出同时进行检测。

3.应用卷积窗FFT进行频谱分析算法可以有效地减少所造成的测量误差，减少了谐波分量，使***实现了高精度。

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