CN102944861B - 一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法 - Google Patents

一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法，作为一个校准测量***，它采用了数字源和标准同步脉冲源相结合的方式，采用数学方法产生标准的IEC61850数据帧，与另外一路对应的模拟输出信号之间无延时，并且采用数字方法叠加比差和角差。本发明的优点是：采用数学方法产生标准IEC61850数据帧，无须通过模拟采样得到，与另外一路对应的模拟输出信号之间无延时；采用数字方法叠加比差和角差，准确度高，溯源简单。

Description

一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法，属于对电子式互感器校验仪的校准、检定与检测领域。
背景技术
电子式互感器校验仪是校验电子式互感器的主要设备，国内外很多学者都对其开展了研究，如专利《电子式互感器现场校验仪》。但是对于电子式互感器校验仪的校验方法相关研究比较少。专利《基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验仪检定装置》提出了一种电子式互感器校验仪校验装置，首先通过交流电桥产生两路模拟信号，这两路模拟信号之间相差已知的标准的比差和角差，然后采用标准采样装置对其中一路模拟信号进行高精度采样，再通过协议转换单元将采样值按照IEC61850-9-1标准组成数据帧，通过以太网发送给被检电子式互感器校验仪。另一路模拟信号就直接发送给被测电子式互感器校验仪。这样通过交流电桥加数字采样的方式，得到了一路标准模拟信号，一路标准IEC61850数据帧，并且两路信号相差已知的标准的比差和角差，被测电子式互感器校验仪接收这两路信号进行采样计算，将其得到的误差与两路信号相差已知的标准的比差和角差相比较就可以得到被测电子式互感器校验仪的误差。
但是这种方式下，由于需要先完成采样，再组装数据帧发送的方式，所以发送的标准IEC61850数据帧与另外一路对应的模拟输出信号相比的延时比较大，相当于标准IEC61850数据帧相对于一次电流的绝对延时很大，会导致被测电子式互感器校验仪无法同步，无法进行误差校准。
专利《一种电子式互感器校验仪的校准试验装置》由于也是基于标准A/D采样来实现，也存在标准IEC61850数据帧相对于一次电流的绝对延时过大的问题。
有鉴于此，本发明提供一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是，为了克服现有技术的不足，从而一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法，作为一个校准测量***，它采用了数字源和标准同步脉冲源相结合的方式，采用数学公式产生标准的IEC61850数据帧，与另外一路对应的模拟输出信号之间无延时，并且采用数字方法叠加比差和角差。
本发明所采用的技术方案是：一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于：包括人机交互单元、同步电源控制模块、电流/电压输出模块、同步脉冲输出模块、数字输出控制单元和数字输出单元，校准电子式互感器校验仪时，实验员通过人机交互单元设置需要输出的标准电流/电压以及比差和角差，同步电源控制模块根据设定的标准电流/电压值控制电流/电压输出模块输出电压和电流，同步电源控制模块同时还控制同步脉冲输出模块输出同步脉冲信号，其脉冲上升沿与电流/电压输出模块过零点同步，其频率为1Hz；数字输出控制单元根据设定的标准电流/电压以及比差和角差，通过计算得出标准IEC61850数据帧，并控制数字输出单元输出。
如上所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，被测电子式互感器校验仪设置有模拟输入单元、同步脉冲接收模块、IEC61850信号接收单元、误差计算单元；电子式互感器校验仪校验装置中的电流/电压输出模块输出的标准电流/电压信号连接至被测电子式互感器校验仪中的模拟输入单元；同步脉冲输出模块输出的同步秒脉冲输出至被测电子式互感器校验仪的同步脉冲接收模块；数字输出单元输出的标准IEC61850数据帧输出至被测电子式互感器校验仪的IEC61850信号接收单元。
如上所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，所述电流/电压输出模块输出的标准电流范围为0-6A，标准电流范围为0-120V，准确度等级为0.01级；同步脉冲输出模块输出的秒脉冲信号其上升沿与电流/电压输出模块输出的标准电流/电压信号过零点之间相位差不超过0.3分。
如上所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，所述数字输出控制单元通过数学公式，根据设定好的标准电流/电压信号以及比差和角差信号，抽样计算出各个采样点的值，然后按照IEC61850-9-1/2协议组装成标准IEC61850数据帧。
本发明还提供一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验方法，采用如上所述的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于：包括如下步骤：
1）首先通过人机交互单元设置以下4个参数：
1）  标准电流/电压有效值                                                ；
2）  本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差：比差和角差；
3）  输出IEC61850数据帧对应的采样频率；
2）然后同步电源控制模块根据相关参数控制电流/电压输出模块输出标准电流/电压信号，其中t=0时刻为同步脉冲输出模块输出秒脉冲上升沿对应的时刻，当t=0时, =0；f为标准电流/电压信号的频率，其额定值为50Hz；
3）同时数字输出控制单元根据相关参数，根据公式计算出各个抽样点的值为：，其中；
N为采样点的序号值，其值从0开始到-1结束；如此周而复始循环，循环周期为1s；数字输出控制单元根据公式得到各抽样点值之后，按照IEC61850数据协议将其组装成IEC61850数据帧并控制数字输出单元输出标准IEC61850数据帧；数字输出单元输出标准IEC61850数据帧间隔为，其抖动不超过10；
4）被测电子式互感器校验仪中的模拟输入单元接收电流/电压/输出模块输出的标准电流/电压信号，同步脉冲接收模块接收同步脉冲输出模块的秒脉冲同步信号；在同步脉冲接收模块的触发下模拟输入单元对标准电流/电压信号进行A/D采样，并将结果输出到误差计算单元中；与此同时被测电子式互感器校验仪中的IEC61850信号接收单元接收数字输出单元输出的标准IEC61850数据帧，并进行解析，将解析结果发送至误差计算单元；误差计算单元根据模拟输出单元和IEC61850信号接收单元发送过来的信号进行误差计算，得到比差和角差，将其与人机交互单元设置的本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差：比差和角差相比较即可得到被测电子式互感器校验仪的误差。
本发明的有益效果是：1）采用数学方法产生标准IEC61850数据帧，无须通过模拟采样得到，与另外一路对应的模拟输出信号之间无延时；2）采用数字方法叠加比差和角差，准确度高，溯源简单。
附图说明
图1是本发明实施例工作原理框图。
图2是同步脉冲与电流（电压）波形图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
图1的标记说明：1-电子式互感器校验仪校验装置、2-人机交互单元、3-同步电源控制模块、4-电流/电压输出模块、5-同步脉冲输出模块、6-数字输出控制单元、7-数字输出单元、8-被测电子式互感器校验仪、9-模拟输入单元、10-同步脉冲接收模块、11-IEC61850信号接收单元、12-误差计算单元。
如图1所示，本发明实施例包括电子式互感器校验仪校验装置1、人机交互单元2、同步电源控制模块3、电流/电压输出模块4、同步脉冲输出模块5、数字输出控制单元6、数字输出单元7、被测电子式互感器校验仪8、模拟输入单元9、同步脉冲接收模块10、IEC61850信号接收单元11、误差计算单元12。
对于电子式互感器校验仪的校准，如图1所示，电子式互感器校验仪校验装置1中的电流/电压输出模块4输出的标准电流/电压信号连接至被测电子式互感器校验仪8中的模拟输入单元9；同步脉冲输出模块5输出的同步秒脉冲输出至同步脉冲接收模块10；数字输出单元7输出的标准IEC61850数据帧输出至IEC61850信号接收单元。
其中的电流/电压输出模块4输出的标准电流范围为0-6A，标准电流范围为0-120V，准确度等级为0.01级；同步脉冲输出模块5输出的秒脉冲信号其上升沿与电流/电压输出模块4输出的标准电流/电压信号过零点之间相位差不超过0.3分；
其中的数字输出控制单元通过数学公式，根据设定好的标准电流/电压信号和比差角差信号，抽样计算出各个采样点的值，然后按照IEC61850-9-1/2协议组装成标准IEC61850数据帧。
具体实施时，首先通过人机交互单元2设置相关以下4个参数：
4）标准电流（电压）有效值；
5）本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差（比差和角差）；
6）输出IEC61850数据帧对应的采样频率；
然后同步电源控制模块3根据相关参数控制电流/电压输出模块4输出标准电流/电压信号，其中t=0时刻为同步脉冲输出模块5输出秒脉冲上升沿对应的时刻，由于同步秒脉冲上升沿与标准电流/电压过零点时刻一致，则当t=0时, =0。f为标准电流/电压信号的频率，其额定值为50Hz。
同时数字输出控制单元6根据相关参数，根据公式计算出各个抽样点的值为：，其中。
N为采样点的序号值，其值从0开始到-1结束。如=4000Hz，则N取值从0到3999，然后再从0开始，如此周而复始循环，循环周期为1s。数字输出控制单元6根据公式得到各抽样点值之后，按照IEC61850数据协议将其组装成IEC61850数据帧并控制数字输出单元7输出标准IEC61850数据帧。数字输出单元7输出标准IEC61850数据帧间隔为 ，其抖动不超过10。
被测电子式互感器校验仪8中的模拟输入单元接收电流/电压/输出模块4输出的标准电流/电压信号，同步脉冲接收模块10接收同步脉冲输出模块的秒脉冲同步信号。在同步脉冲接收模块10的触发下模拟输入单元9对标准电流/电压信号进行A/D采样，并将结果输出到误差计算单元12中。与此同时被测电子式互感器校验仪8中的IEC61850信号接收单元11接收数字输出单元7输出的标准IEC61850数据帧，并进行解析，将解析结果发送至误差计算单元12。误差计算单元12根据模拟输出单元9和IEC61850信号接收单元11发送过来的信号进行误差计算，得到比差和角差，将其与人机交互单元2设置的本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差（比差和角差）相比较即可得到被测电子式互感器校验仪的误差。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于：包括人机交互单元、同步电源控制模块、电流/电压输出模块、同步脉冲输出模块、数字输出控制单元和数字输出单元，校准电子式互感器校验仪时，实验员通过人机交互单元设置需要输出的标准电流/电压以及比差和角差，同步电源控制模块根据设定的标准电流/电压值控制电流/电压输出模块输出电压和电流，同步电源控制模块同时还控制同步脉冲输出模块输出同步脉冲信号，其脉冲上升沿与电流/电压输出模块过零点同步，其频率为1Hz；数字输出控制单元根据设定的标准电流/电压以及比差和角差，通过计算得出标准IEC61850数据帧，并控制数字输出单元输出。
2.根据权利要求1所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，被测电子式互感器校验仪设置有模拟输入单元、同步脉冲接收模块、IEC61850信号接收单元、误差计算单元；电子式互感器校验仪校验装置中的电流/电压输出模块输出的标准电流/电压信号连接至被测电子式互感器校验仪中的模拟输入单元；同步脉冲输出模块输出的同步秒脉冲输出至被测电子式互感器校验仪的同步脉冲接收模块；数字输出单元输出的标准IEC61850数据帧输出至被测电子式互感器校验仪的IEC61850信号接收单元。
3.根据权利要求1所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，所述电流/电压输出模块输出的标准电流范围为0-6A，标准电压范围为0-120V，准确度等级为0.01级；同步脉冲输出模块输出的秒脉冲信号其上升沿与电流/电压输出模块输出的标准电流/电压信号过零点之间相位差不超过0.3分。
4.根据权利要求1所述的基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于，所述数字输出控制单元通过数学公式，根据设定好的标准电流/电压信号以及比差和角差信号，抽样计算出各个采样点的值，然后按照IEC61850-9-1/2协议组装成标准IEC61850数据帧。
5.一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验方法，采用如权利要求2所述的电子式互感器校验仪校验装置，其特征在于：包括如下步骤：
1）首先通过人机交互单元设置以下4个参数：
a)   标准电流/电压有效值I n ；
b)   本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差：比差                                                和角差；
c)  输出IEC61850数据帧对应的采样频率f s ；
2）然后同步电源控制模块根据相关参数控制电流/电压输出模块输出标准电流/电压信号，其中t=0时刻为同步脉冲输出模块输出秒脉冲上升沿对应的时刻，当t=0时, =0；f为标准电流/电压信号的频率，其额定值为50Hz；
3）同时数字输出控制单元根据相关参数，根据公式计算出各个抽样点的值为：，其中，，；
N为采样点的序号值，其值从0开始到f s -1结束；如此周而复始循环，循环周期为1s；数字输出控制单元根据公式得到各抽样点值之后，按照IEC61850数据协议将其组装成IEC61850数据帧并控制数字输出单元输出标准IEC61850数据帧；数字输出单元输出标准IEC61850数据帧间隔为△T，其抖动不超过10μs；
4）被测电子式互感器校验仪中的模拟输入单元接收电流/电压输出模块输出的标准电流/电压信号，同步脉冲接收模块接收同步脉冲输出模块的秒脉冲同步信号；在同步脉冲接收模块的触发下模拟输入单元对标准电流/电压信号进行A/D采样，并将结果输出到误差计算单元中；与此同时被测电子式互感器校验仪中的IEC61850信号接收单元接收数字输出单元输出的标准IEC61850数据帧，并进行解析，将解析结果发送至误差计算单元；误差计算单元根据模拟输出单元和IEC61850信号接收单元发送过来的信号进行误差计算，得到比差和角差，将其与人机交互单元设置的本电子式互感器校验仪校验装置输出的标准误差：比差和角差相比较即可得到被测电子式互感器校验仪的误差。
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