CN107797052A - 串补集中式采集***保护动作延时测量***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种串补集中式采集***保护动作延时测量***及方法，***包括信号发生装置、远端信号采集模块、合并单元、保护装置、波形记录装置和信号处理单元，方法的步骤是：信号发生装置向远端信号采集模块施加模拟量，该模拟量同时接入波形记录装置；远端信号采集模块将模拟量信号转换为数字信号，传输到合并单元；合并单元将数字信号转发给保护装置，保护装置判断是否发生故障，达到动作定值后发送保护动作信号，闭合输出继电器，继电器的动作信号接入波形记录装置；信号处理单元计算信号发生装置输出的信号和继电器的动作信号的相位差，得到保护动作延时。此技术方案可准确测量串补集中式采集***的保护动作延时，为保护定值的选择提供依据。

Description

串补集中式采集***保护动作延时测量***及方法
技术领域
本发明属于柔***流输电FACTS(Flexible AC Transmission Systems)领域，特别涉及一种串补集中式采集***保护动作延时测量***及方法。
背景技术
由于串联型柔***流输电装置一般串联在线路中，因此当线路发生故障时，串联型柔***流输电装置上将承受很大的过电压，因此一般都配置各种过电压保护设备，并配置各种保护功能，串联型柔***流输电装置对于保护动作的快速性要求很高，一般要求在100us内可靠动作。单相绝缘平台上的测量电流互感器高达8个，分压器1个，由于绝缘平台对地的绝缘要求，所有待测模拟量(电流量和电压量)需要转换为数字量发送到地面，若每个电流互感器配置一个光电转换***，则单相采样***的造价将升高。若将所有电流互感器二次电缆接至同一个光电转换装置处进行统一转换，称为集中式采集方式，大大降低造价。
串补集中式采集***的组成见图1，主要包括远端采集模块、合并单元、保护装置3大部分，信号在***中的传递路径见图2。
采集***的延时主要有以下来源，首先集中式采集***的安装在绝缘平台上的串联型柔***流输电装置的一端与绝缘平台连接，绝缘平台上所有设备与地面无电气联系。因此其测量设备的模拟量必须转换为数字量光信号传输到地面的控制保护装置。但考虑到集中式采集***供电方式的限制，要求集中式采集***在高压绝缘平台上的设备的功耗要低。但集中式的采样由于对多路模拟量采样数据进行编码发送到合并单元，在合并单元侧需要将编码数据还原，得到每路模拟量的采样值。光纤的通信速率有限，多路的数据转换必然引入额外的延时，集中式采集***的延时要比常规的非集中式采集***大。需要一种测量方法准确测量串补集中式采集***的保护动作延时。
ZL0323627.9和200620012632.0设计的高压/超高压输电***平台用数据采集***没有给出测量保护***的延时数据，存在整体采样延时大或不明确等问题，而200410032354.0提供的延时测量方法用于通信领域，无法用于测量集中式采样保护***的延时。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种串补集中式采集***保护动作延时测量***及方法，其可准确测量串补集中式采集***的保护动作延时，为保护定值的选择提供依据。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种串补集中式采集***保护动作延时测量***，包括信号发生装置、远端信号采集模块、合并单元、保护装置、波形记录装置和信号处理单元，其中，信号发生装置用以输出模拟量信号，所述模拟量信号接入至所述波形记录装置；所述模拟量信号还经远端信号采集模块转变为数字信号，接入所述合并单元，经过合并单元后接入至所述保护装置；所述保护装置的输出端连接波形记录装置，而波形记录装置的输出端连接信号处理单元。
上述信号发生装置采用继电保护试验仪。
上述远端信号采集模块与合并单元间用光纤连接。
上述波形记录装置采用多通道示波器。
一种串补集中式采集***保护动作延时测量方法，包括如下步骤：
步骤1，信号发生装置向远端信号采集模块的模拟量输入端口施加模拟量，该模拟量同时接入波形记录装置；
步骤2，远端信号采集模块将模拟量信号转换为数字信号，传输到合并单元；
步骤3，合并单元将远端信号采集模块传输的数字信号转发给保护装置，保护装置判断是否发生故障，达到动作定值后发送保护动作信号，并闭合输出继电器，继电器的动作信号接入波形记录装置；
步骤4，信号处理单元计算信号发生装置输出的信号和继电器的动作信号的相位差，得到保护动作延时。
上述步骤1中，信号发生装置输出阶跃信号，输出模拟量在一个采样周期之内从零上升到保护装置动作定值以上。
上述步骤4的具体内容是：信号处理单元在记录波形上输入信号阶跃时刻作为参照点，测量参考点到继电器动作波形变化时刻的时间差，该时间差即为集中式采样***的采样延时。
上述步骤2中，远端信号采集模块输出的数字信号通过光纤传输到合并单元。
上述步骤3中，继电器的动作信号经过防抖处理后，接入波形记录装置。
采用上述方案后，本发明通过比较输入模拟量信号和保护继电器动作信号的波形准确获得***的延时，为了准确评估保护***的动作时间，施加的是直流阶跃信号，避免了常规交流保护中，动作时间有效值的计算方法差异带来的保护动作延时不一致的问题。
附图说明
图1是现有串补集中式采集***的整体架构图；
图2是串补集中式采集***的延时构成图；
图3是本发明测量***的整体架构图；
图4是本发明测量***的工作原理图；
图5是本发明测量方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图3所示，本发明提供一种串补集中式采集***保护动作延时测量***，用以测量串补集中式采集***的延时，所述测量***包括信号发生装置、远端信号采集模块、合并单元、保护装置、波形记录装置和信号处理单元，其中，信号发生装置用以输出模拟量信号，所述模拟量信号接入至所述波形记录装置；所述模拟量信号还经远端信号采集模块转变为数字信号，接入所述合并单元，经过合并单元后接入至所述保护装置。
配合图4所示，在本实施例中，信号发生装置为继电保护试验仪，当然，还可以选用其他信号源输出装置。信号发生装置输出阶跃信号，输出模拟量在一个采样周期之内上升至保护装置动作定值以上。
远端信号采集模块位于高压平台，用以把所述信号发生装置输出的模拟量信号转换为数字信号。
信号发生装置的输出同时接入波形记录装置。
所述合并单元接收数字信号并转发给所述保护装置。所述远端信号采集模块与合并单元间用光纤连接，传递的数字信号经过曼彻斯特编码，采用60044-8协议传输数字信号。
所述保护装置接收合并单元转发的数字信号，解码后得到采样码值，乘以相应的采样系数后获得采样的原始值。所述保护装置内置保护模块，设定若干保护定值，当检测到连续3次采样值都满足保护动作条件时判定保护动作，下发保护动作指令，控制出口继电器动作。
所述保护装置的出口继电器接点接入波形记录装置。
所述波形记录装置为多通道示波器，也可以是其他波形记录装置。
信号处理单元用以根据记录装置记录的波形信息获取合并单元的延时数据，本实施例中，其获取延时数据的方法为：在记录波形上输入信号阶跃时刻作为参照点，测量参考点到继电器动作波形变化时刻的时间差，该时间差即为集中式采样***的采样延时。信号处理单元可以是波形分析软件，也可以是示波器自带的波形分析功能。
基于以上测量***，如图5所示，本发明还提供一种串补集中式采集***保护动作延时测量方法，包括如下步骤：
步骤1，信号发生装置向远端信号采集模块的模拟量输入端口施加模拟量(电流量或电压量)，该模拟量同时接入波形记录装置；其中，信号发生装置输出的是阶跃信号，输出模拟量在一个采样周期(如50us)之内从零上升到保护装置动作定值以上；
步骤2，远端信号采集模块将模拟量信号转换为数字信号，通过光纤传输到合并单元；
步骤3，合并单元将远端信号采集模块传输的采样数据转发给保护装置，保护装置通过保护算法判断是否发生故障，达到动作定值后发送保护动作信号，并驱动开出继电器动作，闭合输出继电器，开出量输出接点的动作信号经过防抖处理后，继电器的动作信号接入波形记录装置；
步骤4，信号处理单元计算信号发生装置输出的阶跃信号和继电器的动作信号的相位差，得到保护动作延时。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种串补集中式采集***保护动作延时测量***，其特征在于：包括信号发生装置、远端信号采集模块、合并单元、保护装置、波形记录装置和信号处理单元，其中，信号发生装置用以输出模拟量信号，所述模拟量信号接入至所述波形记录装置；所述模拟量信号还经远端信号采集模块转变为数字信号，接入所述合并单元，经过合并单元后接入至所述保护装置；所述保护装置的输出端连接波形记录装置，而波形记录装置的输出端连接信号处理单元。
2.如权利要求1所述的串补集中式采集***保护动作延时测量***，其特征在于：所述信号发生装置采用继电保护试验仪。
3.如权利要求1所述的串补集中式采集***保护动作延时测量***，其特征在于：所述远端信号采集模块与合并单元间用光纤连接。
4.如权利要求1所述的串补集中式采集***保护动作延时测量***，其特征在于：所述波形记录装置采用多通道示波器。
5.一种串补集中式采集***保护动作延时测量方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，信号发生装置向远端信号采集模块的模拟量输入端口施加模拟量，该模拟量同时接入波形记录装置；
步骤2，远端信号采集模块将模拟量信号转换为数字信号，传输到合并单元；
步骤3，合并单元将远端信号采集模块传输的数字信号转发给保护装置，保护装置判断是否发生故障，达到动作定值后发送保护动作信号，并闭合输出继电器，继电器的动作信号接入波形记录装置；
步骤4，信号处理单元计算信号发生装置输出的信号和继电器的动作信号的相位差，得到保护动作延时。
6.如权利要求5所述的串补集中式采集***保护动作延时测量方法，其特征在于：所述步骤1中，信号发生装置输出阶跃信号，输出模拟量在一个采样周期之内从零上升到保护装置动作定值以上。
7.如权利要求6所述的串补集中式采集***保护动作延时测量方法，其特征在于：所述步骤4的具体内容是：信号处理单元在记录波形上输入信号阶跃时刻作为参照点，测量参考点到继电器动作波形变化时刻的时间差，该时间差即为集中式采样***的采样延时。
8.如权利要求5所述的串补集中式采集***保护动作延时测量方法，其特征在于：所述步骤2中，远端信号采集模块输出的数字信号通过光纤传输到合并单元。
9.如权利要求5所述的串补集中式采集***保护动作延时测量方法，其特征在于：所述步骤3中，继电器的动作信号经过防抖处理后，接入波形记录装置。
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