CN105467348B - 一种光纤电流互感器的数据采集及虚拟校验***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于虚拟仪器技术的光纤电流互感器数据采集***以及一套在此***上的虚拟校验***。这套虚拟校验***利用虚拟仪器即模拟互感器完成了电流输出信号采集、信号调理、信号检测的完整模拟过程，此虚拟过程后进行光纤电流互感器的相关特性分析，暂态特性、稳态特性。能够方便可靠高效完成对数据的采集、信号检测处理以及特性分析等工作，提高电子式电流互感器的测试技术，为电子式电流互感器的安全稳定运行提供技术保障。另外，本发明还提供了一种虚拟校验方法，用于实现上述功能。

Description

一种光纤电流互感器的数据采集及虚拟校验***和方法

技术领域

本发明涉及电子式电流互感器技术领域，特别是涉及一种光纤电流互感器的数据采集及校验***和校验方法。

背景技术

在变电站架构体系下，电子式电流互感器属于过程层设备，其充当的是一次设备与二次设备之间的互联及信息交互角色，尤其是其与二次的计量、保护和控制等设备的通信接口是整个变电站信息交互的重要节点。其工作原理为将较大的一次电流，转换为较小的二次电流。其中,光线式电流传感器是电子式光纤电流器的一种。

目前，电子式电流互感器的校验采用的是测差法，对电源要求较高，如果现场试验时不能提供足够稳定的电源，电源波动会影响测量的准确性。所谓测差法是测量基准与被校验设备之间的差值。电子式电流互感器的输出分为一系列输出等级，输出的模拟信号为弱电信号、驱动能力差，传统的采集装置难以采集得到。校验电子式电流互感器时的一个重要内容为基准互感器与被校验互感器输出数据的同步采样。然而，目前的采集卡均不能实现严格的同步触发采样，存在采样延时的问题。如果不对采集卡的采样延时误差做校正，会造成校验结果的误差。

而且，对于不同的电子式电流互感器的特性分析项目而言，需要分别搭建不同的测试平台来实现，但是限于操作的复杂性和难度，有些特性分析很难完成。

综上所述，如何实现准确的数据采集以及搭建一套通用的校验平台是关键。

发明内容

本发明实施例中提供了一种光纤电流互感器的数据采集及虚拟校验***和方法，以解决现有技术中的校验误差，为电子式互感器在电能计量，品质监测，谐波治理，故障录波等方面的应用提供强有力的试验论证。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种光纤电流互感器的数据采集***，包括被校验光纤电流互感器、数据采集装置和工控机；所述数据采集装置包括数据采集卡、可调电流源模块和采集信号前处理模块；所述被校验光纤电流互感器输入端与可调电流源模块电连接，输出端与采集信号前处理模块电连接；所述采集信号前处理模块与数据采集卡电连接；

所述工控机包括采集信号触发模块、采集卡设置模块和被校验光纤电流互感器的模拟互感器，所述采集信号触发模块与所述数据采集卡和被校验光纤电流互感器的模拟互感器电连接。

优选的，在上述的光纤电流互感器的数据采集***中，可调电流源模块的输出电流为光纤电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz。

优选的，在上述的光纤电流互感器的数据采集***中，所述采集卡设置模块包括存储器长度切换模块、AD采集方式切换模块、触发方式选择模块、触发源选择模块、触发类型选择模块、触发方向选择模块、时钟源、时钟输出、触发电平设置模块。

此外，本发明还提供了一种光纤电流互感器的虚拟校验***，包括上述任一所述的光纤电流互感器的数据采集***以及采集信号分析模块，所述采集信号分析模块与所述数据采集卡和被校验光纤电流互感器的模拟互感器电连接。

优选的，在上述光纤电流互感器的虚拟校验***中，还包括设置在所述数据采集卡和采集信号分析模块之间的采集信号后调理模块。

另外，本发明还提供了一种光纤电流互感器的虚拟校验方法，应用于上述任一所述的光纤电流互感器的虚拟校验***中，包括以下步骤：

构建被校验光纤电流互感器的模拟互感器，且依照被校验电流互感器设置所述模拟互感器的参数，使其与所述被校验光纤电流互感器的参数相同；

调节可调电流源模块的，使其输出电流值分别为被校验电子式电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz；

设置数据采集卡的采样方式；

采用波形函数发生器向数据采集卡和模拟互感器发出同步触发指令，所述同步触发指令是指命令数据采集卡和模拟互感器同步采集信号的指令；

实时分析上述同步采集信号，得出校验结论。

由以上技术方案可见，本发明提供的本发明提供了一种基于虚拟仪器技术的光纤电流互感器数据采集***以及一套在此***上的虚拟校验***。这套虚拟校验***利用虚拟仪器即模拟互感器完成了电流输出信号采集、信号调理、信号检测的完整模拟过程，此虚拟过程后进行光纤电流互感器的相关特性分析，暂态特性、稳态特性。能够方便可靠高效完成对数据的采集、信号检测处理以及特性分析等工作，提高电子式电流互感器的测试技术，为电子式电流互感器的安全稳定运行提供技术保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光纤电流互感器的数据采集***的结构示意图。

其中：1-可调电流源模块；2-被校验光纤电流互感器；3-采集信号前处理模块，4-数据采集卡，5-模拟互感器，6-采集信号触发模块，7-采集卡设置模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，该图为本发明实施例提供的一种光纤电流传感器的数据采集***的结构示意图。如图所示，该数据采集***，包括被校验光纤电流互感器2、数据采集装置和工控机；所述数据采集装置包括数据采集卡4、可调电流源模块1和采集信号前处理模块3；所述被校验光纤电流互感器2输入端与可调电流源模块1电连接，输出端与采集信号前处理模块3电连接；所述采集信号前处理模块3与数据采集卡4电连接；

所述工控机包括采集信号触发模块6、采集卡设置模块7和被校验光纤电流互感器的模拟互感器5，所述采集信号触发模块6与所述数据采集卡4和被校验光纤电流互感器的模拟互感器5电连接。

电子式电流互感器的输出分为一系列输出等级，输出的模拟信号为弱电信号、驱动能力差，传统的采集装置难以采集得到。本发明中采用集成度高、精度高、性能稳定、可靠的数据采集卡PCI8025，通过PCI总线将采样数据发送至计算机，确保数据传输的高速性、有效性与稳定性。

优选的，在上述的光纤电流互感器的数据采集***中，可调电流源模块的输出电流为光纤电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz。然后对应每一个一次侧额定值经过被校验电流互感器后都有一个二次侧电流。数据采集卡要采集的信号就是这个二次侧电流，但是由于此二次侧电流的不在数据采集卡的量程范围内，因此在进入数据采集卡之前先通过采集信号前处理模块，将光纤电流互感器模拟输出的电流信号转换为数据采集卡的量程范围之内的电流信号。

优选的，在上述的光纤电流互感器的数据采集***中，所述采集卡设置模块包括存储器长度切换模块、AD采集方式切换模块、触发方式选择模块、触发源选择模块、触发类型选择模块、触发方向选择模块、时钟源、时钟输出、触发电平设置模块。当校验的特性类目不同时，可以通过对上述模块的选择和设置，来实现不同的特性分析。

此外，本发明还提供了一种光纤电流互感器的虚拟校验***，包括上述任一所述的光纤电流互感器的数据采集***以及采集信号分析模块，所述采集信号分析模块与所述数据采集卡和被校验光纤电流互感器的模拟互感器电连接。采集信号分析模块的作用是首先将采集到的数据恢复至一次侧电流，然后采用各种方法消除信号中的噪声和干扰，利用窗函数数字滤波器对信号进行滤波处理，DFT加窗插值算法进行频率测量等特性分析。

优选的，在上述光纤电流互感器的虚拟校验***中，还包括设置在所述数据采集卡和采集信号分析模块之间的采集信号后调理模块。采用通用性的信号调理模块对二次侧输出电流进行调理，在抑制干扰信号的同时，对信号进行适当放大，增强了对待测信号的调理能力，便于在虚拟仿真平台上进行分析。

另外，本发明还提供了一种光纤电流互感器的虚拟校验方法，应用于上述任一所述的光纤电流互感器的虚拟校验***中，包括以下步骤：

构建被校验光纤电流互感器的模拟互感器，且依照被校验电流互感器设置所述模拟互感器的参数，使其与所述被校验光纤电流互感器的参数相同；

调节可调电流源模块，使其输出电流值分别为被校验电子式电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz；

设置数据采集卡的采样方式；

采用波形函数发生器向数据采集卡和模拟互感器发出同步触发指令，所述同步触发指令是指命令数据采集卡和模拟互感器同步采集信号的指令；

实时分析上述同步采集信号，得出校验结论。

在虚拟校验***中通过设置数据采集卡的采样方式，保证模拟互感器和被校验互感器的采样信号的同步，对光纤电流互感器的额定相位进行补充，消除了光纤电流互感器固有参数带来的误差影响。也就是说采用上述校验方法的校验结果是较为准确的。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种光纤电流互感器的数据采集***，其特征在于，包括被校验光纤电流互感器、数据采集装置和工控机；所述数据采集装置包括数据采集卡、可调电流源模块和采集信号前处理模块；所述被校验光纤电流互感器输入端与可调电流源模块电连接，输出端与采集信号前处理模块电连接；所述采集信号前处理模块与数据采集卡电连接；

所述工控机包括采集信号触发模块、采集卡设置模块和被校验光纤电流互感器的模拟互感器，所述采集信号触发模块与所述数据采集卡和被校验光纤电流互感器的模拟互感器电连接。

2.根据权利要求1所述的光纤电流互感器的数据采集***，其特征在于，可调电流源模块的输出电流为光纤电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz。

3.根据权利要求1所述的光纤电流互感器的数据采集***，其特征在于，所述采集卡设置模块包括存储器长度切换模块、AD采集方式切换模块、触发方式选择模块、触发源选择模块、触发类型选择模块、触发方向选择模块、时钟源、时钟输出、触发电平设置模块。

4.一种光纤电流互感器的虚拟校验***，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一所述的光纤电流互感器的数据采集***以及采集信号分析模块，所述采集信号分析模块与所述数据采集卡和被校验光纤电流互感器的模拟互感器电连接。

5.根据权利要求4所述的光纤电流互感器的虚拟校验***，其特征在于，还包括设置在所述数据采集卡和采集信号分析模块之间的采集信号后调理模块。

6.一种光纤电流互感器的虚拟校验方法，其特征在于，应用于如权利要求4或5任一所述的光纤电流互感器的虚拟校验***中，包括以下步骤：

构建被校验光纤电流互感器的模拟互感器，且依照被校验电流互感器设置所述模拟互感器的参数，使其与所述被校验光纤电流互感器的参数相同；

调节可调电流源模块，使其输出电流值分别为被校验电子式电流互感器一次侧额定值的5％、20％、100％和120％，频率为50Hz；

设置数据采集卡的采样方式；

采用波形函数发生器向数据采集卡和模拟互感器发出同步触发指令，所述同步触发指令是指命令数据采集卡和模拟互感器同步采集信号的指令；

实时分析上述同步采集信号，得出校验结论。