CN109444794B - 一种暂态校验的方法及*** - Google Patents

一种暂态校验的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种暂态校验的方法及***，所述方法包括：根据预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；对第二标准模拟暂态波形按预设频率进行采样并转换，生成FT3协议的标准数字暂态波形；将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪；根据待测直流互感器暂态校验仪输出的对应三组暂态波形的暂态参数，判断该待测直流互感器暂态校验仪校验评估结果。

Description

一种暂态校验的方法及***
技术领域
本发明涉及互感器校验领域，更具体地，涉及一种暂态校验的方法及***。
背景技术
直流互感器作为直流输电***建设和运行的重要一次设备，对***的控制保护和稳定运行提供准确可靠的测量信息，其运行可靠性和测量准确性直接关系到直流输电***的安全稳定运行。直流输电***对控制保护信号有更快的采样速度、更宽的频带宽度等要求，特别是在柔性直流输电***中，柔性直流输电***中，为了提高柔性直流***的响应速度，抑制故障电流，提高电力***的安全稳定性，对直流互感器的暂态特性提出了更高的要求，相关国标对直流互感器的暂态特性提出了明确的试验要求；
近年来直流互感器的应用越来越广泛，现场测试的需求已经越来越明迫切，直流互感器校验仪作为直流互感器校准测试的重要设备也得到了大量应用，具备直流互感器暂态特性校验功能的直流互感器暂态校验仪也相继推出，直流互感器暂态特性校验仪技术尚处在初级阶段，市面上产品质量及功能差异较大，并不能满足国标上暂态相关的全部性能指标的试验，大多都是在常规的直流互感器校验仪的基础上升级软件，兼容暂态校验的功能。直流互感器暂态校验仪和交流互感器校验仪在实现原理、量值溯源方法方面有很大的区别。目前还没有相关检测装置及试验方法对直流互感器暂态校验仪的性能进行评估。部分厂家研制的直流互感器暂态校验仪没有经过校准检测试验就开展直流互感器暂态特性的检测业务，测量的暂态特性数据没有经过完整的量值溯源，为直流输电***的安全稳定运行带来威胁和隐患。
发明内容
为了解决背景技术存在的针对直流互感器暂态校验仪的校验不健全，没有完整的量值溯源的问题，本发明提供了一种暂态校验的方法及***，所述方法及***根据预设的暂态参数生成多组暂态波形，分别输入到待测直流互感器暂态校验仪中，根据校验仪输出结果判断其校验效果；所述一种暂态校验的方法包括：
根据预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；
对第二标准模拟暂态波形按预设频率进行采样并转换，生成FT3协议的标准数字暂态波形；
将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪；
根据待测直流互感器暂态校验仪输出的对应三组暂态波形的暂态参数，判断该待测直流互感器暂态校验仪校验评估结果。
进一步的，将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪，包括：
将所述第一标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端；
将所述第二标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端；
将所述标准数字暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端。
进一步的，所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲。
进一步的，所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据根据暂态参数单独设置；根据预设的暂态参数生成标准暂态波形数据，包括：
生成起始时间、趋稳时间以及过冲均为0的0到1的理想阶跃波形数字序列；
根据所述暂态参数生成传递函数；
通过双线性变化法将所述传递函数的参数转换为前向系数和反向系数两组系数序列；
将两组系数序列与所述理想阶跃波形数字序列进行卷积运算，获得对应该暂态参数的标准暂态波形数据。
进一步的，所述将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据进行转换前，以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输。
进一步的，所述第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形通过两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道输出。
进一步的，通过设置同步时钟，保证所述第二标准模拟暂态波形与所述标准数字暂态波形的同步性；所述同步性的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
进一步的，通过有确定延迟的FPGA技术将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形。
所述一种暂态校验的***，所述***包括：
暂态数据生成模块，所述暂态数据生成模块用于预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
信号转换模块，所述信号转换模块用于将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；所述信号转换模块输出第一标准模拟暂态波形的第一输出端与待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端相连；所述信号转换模块输出第二标准模拟暂态波形的第二输出端与待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端相连；
标准数字源模块，所述标准数字源模块包括AD采样单元以及编码单元；所述AD采样单元用于将所述第二标准模拟暂态波形按预设频率采样获得初始标准数字暂态波形；所述编码单元用于根据预设规则将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形；所述编码单元的输出端与所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端相连。
进一步的，所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲。
进一步的，所述暂态数据生成模块将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据发送至信号转换模块的方式包括：以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输；所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据可根据暂态参数单独设置。
进一步的，所述信号转换模块包括两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道。
进一步的，所述标准数字源模块还包括采集控制单元以及同步时钟单元；
所述采集控制单元用于将AD采样单元输出的初始标准数字暂态波形传输至编码单元；
所述同步时钟单元用于对AD采样单元与编码单元提供同步的时钟。
进一步的，所述编码单元通过有确定延迟的FPGA技术将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形。
进一步的，所述同步时钟单元用于监控AD采样单元输入的第二标准模拟暂态波形与编码单元输出的标准数字暂态波形的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种暂态校验的方法及***，所述方法及***根据预设的暂态参数生成多组暂态波形，根据分辨率D/A技术获得暂态参数可调的标准暂态信号源；根据高实时性的A/D采样和数据编码技术获得低延时快响应的标准暂态数字源；分别将各暂态信号输入到待测直流互感器暂态校验仪中，根据校验仪输出结果判断其校验效果；所述方法及***完善了直流互感器及校验仪的量值溯源体系，提高了直流互感器暂态校验仪的校验准确性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种暂态校验的方法的流程图；
图2为本发明具体实施方式的一种暂态校验的***的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种暂态校验的方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：
步骤110，根据预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
进一步的，所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据根据暂态参数单独设置；所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲等。
对于根据预设的暂态参数生成第一或第二标准暂态波形数据的方法，包括：
生成起始时间、趋稳时间以及过冲均为0的0到1的理想阶跃波形数字序列；
根据所述暂态参数生成传递函数；
通过双线性变化法将所述传递函数的参数转换为前向系数和反向系数两组系数序列；
将两组系数序列与所述理想阶跃波形数字序列进行卷积运算，获得对应该暂态参数的标准暂态波形数据。
本实施例中，采用可实现上述原理生成暂态波形的编程软件实现；具体可以是装载有编程软件的笔记本、工控机或嵌入式控制器等；通过数字公式生成暂态阶跃波形数据。
步骤120，将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；
本实施例中，可以通过函数发生器或具备D/A转换功能的其他装置作为信号转换模块以实现；通过编程软件平台导出的两组标准暂态波形数据通过D/A转换技术转换成标准模拟暂态波形，即第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；
其中，所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据是以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输到信号转换模块用以生成标准模拟暂态波形。
所述信号转换模块至少有两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道，使所述第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形通过两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道输出。
步骤130，对第二标准模拟暂态波形按预设频率进行采样并转换，生成FT3协议的标准数字暂态波形；
本实施例中，通过AD采样单元对所述第二标准模拟暂态波形进行采样；例如可以采用NI公司的型号为PXI-5922的高速数字化仪；采样获得初始的标准数字暂态波形；为了适应直流互感器暂态校验仪，还需将所述初始的标准数字暂态波形进行进一步转换；本实施例中，通过编码单元进行转换，即将初始的标准数字暂态波形转换为FT3协议的标准数字暂态波形；所述转换是通过有确定延迟的FPGA技术将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形。
进一步的，通过设置同步时钟，保证所述第二标准模拟暂态波形与所述标准数字暂态波形的同步性；所述同步性的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
本实施例中，通过接收到同步时钟单元(同步时钟)的同步脉冲触发信号以及采集控制信号，所述AD采样单元实现同步采样，以保证与编码单元转换的同步性。
步骤140，将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪；
具体的，将所述第一标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端；
将所述第二标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端；
将所述标准数字暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端。
步骤150，根据待测直流互感器暂态校验仪输出的对应三组暂态波形的暂态参数，判断该待测直流互感器暂态校验仪校验评估结果。
根据该三组暂态波形的暂态参数以及原始的暂态参数，根据预设的判定规则，即可获得校验评估结果，这里的判定规则可根据实际需求确定；
所述第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形可在生成时即模拟出一定的误差值，以模拟真实情况，而第二标准模拟暂态波形与依照其数字化的标准数字暂态波形的波形形状几乎是相同的；在实际情况中，可根据输出的第一标准模拟暂态波形(模拟被测波形)输出的结果与第二标准模拟暂态波形(模拟标准波形)的对比或根据输出的标准数字暂态波形(模拟被测波形)输出的结果与第二标准模拟暂态波形(模拟标准波形)的对比确认该待测直流互感器暂态校验仪针对模拟暂态波形和数字暂态波形的校验结果。
图2为本发明具体实施方式的一种暂态校验的***的结构图。如图2所示，所示***包括：
暂态数据生成模块210，所述暂态数据生成模块用于预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
进一步的，所述暂态数据生成模块210包括可运行预设编程软件程序的控制器，通过将所述暂态参数输入至预设编程软件获得第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲。
进一步的，所述暂态数据生成模块210将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据发送至信号转换模块220的方式包括：以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输；所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据可根据暂态参数单独设置。
信号转换模块220，所述信号转换模块220用于将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；所述信号转换模块220输出第一标准模拟暂态波形的第一输出端与待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端相连；所述信号转换模块220输出第二标准模拟暂态波形的第二输出端与待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端相连；
进一步的，所述信号转换模块220可以为函数发生器或具备D/A转换功能的装置；用于将编程软件平台导出的两组标准暂态波形数据通过D/A转换技术转换成标准模拟暂态波形，其需包括两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道。
标准数字源模块230，所述标准数字源模块230包括AD采样单元231以及编码单元232；所述AD采样单元231用于将所述第二标准模拟暂态波形按预设频率采样获得初始标准数字暂态波形；所述编码单元232用于根据预设规则将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形；所述编码单元232的输出端与所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端相连。
进一步的，所述标准数源字模块还包括采集控制单元以及同步时钟单元；
所述采集控制单元用于将AD采样单元231输出的初始标准数字暂态波形传输至编码单元232；
所述同步时钟单元用于对AD采样单元231与编码单元232提供同步的时钟。
进一步的，所述编码单元232通过有确定延迟的FPGA技术将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形。
进一步的，所述同步时钟单元用于监控AD采样单元231输入的第二标准模拟暂态波形与编码单元232输出的标准数字暂态波形的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
所述AD采样单元231可以采用NI公司的型号为PXI-5922的高速数字化仪；其主要功能是接收标准数字源模块的采集控制单元输出的控制信号和同步时钟单元的同步脉冲触发信号，对标准模拟暂态波形进行AD同步触发采样并转换成数字信号输出到标准数字源模块。AD采样单元231的转换精度可以通过计量校准保证。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者***程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干***的单元权利要求中，这些***中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种暂态校验的方法，所述方法包括：
根据预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过DA转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；
对第二标准模拟暂态波形按预设频率进行采样并转换，生成FT3协议的标准数字暂态波形；
将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪；
根据待测直流互感器暂态校验仪输出的对应三组暂态波形的暂态参数，判断该待测直流互感器暂态校验仪校验评估结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一标准模拟暂态波形、第二标准模拟暂态波形以及标准数字暂态波形输入至待测直流互感器暂态校验仪，包括：
将所述第一标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端；
将所述第二标准模拟暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端；
将所述标准数字暂态波形输入至所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据根据暂态参数单独设置；根据预设的暂态参数生成标准暂态波形数据，包括：
生成起始时间、趋稳时间以及过冲均为0的0到1的理想阶跃波形数字序列；
根据所述暂态参数生成传递函数；
通过双线性变化法将所述传递函数的参数转换为前向系数和反向系数两组系数序列；
将两组系数序列与所述理想阶跃波形数字序列进行卷积运算，获得对应该暂态参数的标准暂态波形数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据进行转换前，以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形通过两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道输出。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过设置同步时钟，保证所述第二标准模拟暂态波形与所述标准数字暂态波形的同步性；所述同步性的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
8.一种暂态校验的***，其特征在于，所述***包括：
暂态数据生成模块，所述暂态数据生成模块用于预设的暂态参数生成第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据；
信号转换模块，所述信号转换模块用于将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据通过AD转换，转换为第一标准模拟暂态波形以及第二标准模拟暂态波形；所述信号转换模块输出第一标准模拟暂态波形的第一输出端与待测直流互感器暂态校验仪的标准模拟量输入端相连；所述信号转换模块输出第二标准模拟暂态波形的第二输出端与待测直流互感器暂态校验仪的被测模拟量输入端相连；
标准数字源模块，所述标准数字源模块包括AD采样单元以及编码单元；所述AD采样单元用于将所述第二标准模拟暂态波形按预设频率采样获得初始标准数字暂态波形；所述编码单元用于根据预设规则将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形；所述编码单元的输出端与所述待测直流互感器暂态校验仪的被测数字量输入端相连。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于：所述暂态参数包括暂态阶跃响应时间、暂态阶跃上升时间或下降时间、趋稳时间以及过冲。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于：所述暂态数据生成模块将所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据发送至信号转换模块的方式包括：以excel文件形式传输以及以GPIB总线方式传输；所述第一标准暂态波形数据以及第二标准暂态波形数据根据暂态参数单独设置。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于：所述信号转换模块包括两组相互独立且相互隔离的模拟波形输出通道。
12.根据权利要求8所述的***，其特征在于：所述标准数字模块还包括采集控制单元以及同步时钟单元；
所述采集控制单元用于将AD采样单元输出的初始标准数字暂态波形传输至编码单元；
所述同步时钟单元用于对AD采样单元与编码单元提供同步的时钟。
13.根据权利要求8所述的***，其特征在于：所述编码单元通过有确定延迟的FPGA技术将所述初始标准数字暂态波形转换成FT3协议的标准数字暂态波形。
14.根据权利要求12所述的***，其特征在于：所述同步时钟单元用于监控AD采样单元输入的第二标准模拟暂态波形与编码单元输出的标准数字暂态波形的延迟时间小于1μs，且转换延迟的不确定度小于0.01μs。
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Inventor after: Huang Junchang

Inventor after: Wan Peng

Inventor after: Xiong Qianzhu

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Inventor after: Hu Haoliang

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Inventor after: Li He

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