CN110441724A - 一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，包括：标准直流源单元，用于根据接收的同步触发信号输出第一电压信号，以及对所述第一电压信号进行采集；电压采集单元，用于根据接收的同步触发信号对所述直流电压互感器二次测量***输出的第二电压信号进行测量；主控单元，用于发出控制指令作为所述同步触发信号；及用于根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验。本发明的校验装置实现了在直流互感器一次母线侧不施加高电压情况下对直流电压互感器二次测量***进行独立校验，避免了由于直流高压电源长时间运行在额定电压下带来的安全隐患，极大的提高了直流电压互感器现场校验工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备校验技术领域，并且更具体地，涉及一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置。
背景技术
直流电压互感器作为特高压直流输电工程和柔性直流输电工程的关键设备，为直流输电***的控制、保护提供电压信号，其测量准确性能直接影响到直流输电***的安全稳定运行。
在直流换流站中，直流电压互感器大多为模拟量输出类型，其现场校验一般采用整体误差校验的方式。由于直流电压互感器长期运行后通常会存在误差超差环节，且超差环节一般出现在直流电压互感器的二次测量***。因此，现场校验过程中，需要对直流电压互感器的二次测量***进行误差调节。由于直流互感器二次测量***输出信号需要提供给换流站控制和保护***以及考虑到冗余备用，所以每台直流电压互感器通常有多套独立的二次测量***，因此每台直流电压互感器需要进行多次现场校验试验，导致出现直流互感器现场校验耗时长、效率低的问题，并且直流高压电源需长时间运行在额定电压下，给现场校验带来一定安全隐患。现有的直流互感器校验装置均是用于直流互感器整体误差校验的，尚没有针对直流互感器二次测量***进行校验的装置。
因此，需要一种在直流互感器一次母线侧不施加高电压情况下对直流电压互感器二次测量***进行独立校验的装置，以避免由于直流高压电源长时间运行在额定电压下带来的安全隐患的出现，从而实现高效、安全的直流电压互感器的现场校验。
发明内容
本发明提出一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，以解决如何安全、高效地对直流电压互感器二次测量***进行校验的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，所述装置包括：
标准直流源单元，分别与直流电压互感器二次测量***的输入端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号输出第一电压信号至所述直流电压互感器二次测量***，以及对所述第一电压信号进行采集并发送至所述主控单元；
电压采集单元，分别与所述直流电压互感器二次测量***的输出端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号对所述直流电压互感器二次测量***输出的第二电压信号进行测量，并将所述第二电压信号发送至所述主控单元；
主控单元，用于发出控制指令作为所述同步触发信号；用于根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验。
优选地，其中所述标准直流源单元和电压采集单元均通过通用接口总线(General-Purpose Interface Bus，GPIB)和GPIB控制卡实现与所述主控单元之间的同步触发信号和数据的传输。
优选地，其中所述标准直流源和电压采集单元均能够接收可编程仪器标准命令(Standard Commands for Programmable Instruments，SCPI)SCPI格式的控制指令。
优选地，其中所述标准直流源单元为同时具有输出电压信号和采集电压信号功能的交互式源表仪器；或包括标准直流电压源和数字多用表的组合设备。
优选地，其中所述装置还包括：
时钟同步单元，分别与所述标准直流源单元和电压采集单元相连接，用于向所述标准直流源单元和电压采集单元发送秒脉冲同步信号作为同步触发信号，以使得所述标准直流源单元和电压采集单元根据所述秒脉冲同步信号同步进行电压信号的测量。
优选地，其中所述时钟同步单元，包括：FPGA***、同步模块和光/电转换模块，
所述FPGA***，用于接收外部时钟信号或内部晶体振荡器产生的时钟脉冲信号并检测所述脉冲信号的频率；
所述同步模块，用于对预设频率的秒脉冲信号进行同步、分频和守时处理，以获取预设频率的电同步信号；
所述电/光转换模块，用于将预设频率的电同步信号转换成光同步信号进行输出，所述光同步信号即为所述秒脉冲同步信号。
优选地，其中所述装置还包括：
上位机，用于监控所述时钟同步单元的运行参数及控制所述时钟同步单元的输出信号的频率和占空比。
优选地，其中所述主控单元，还包括：
设置模块，用于配置所述标准直流源单元和电压采集单元的同步触发方式。
优选地，其中所述主控单元，根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验，包括：
其中，δ为校验误差；U1为第一电压信号；U2为第二电压信号；k为直流电压互感器的变比。
优选地，其中所述主控单元采用并行和顺序的复合程序结构，校验开始、数据保存和校验程序的退出为并行操作，所述标准直流源单元和电压采集单元的初始化、数据测量和数据读取为顺序操作。
本发明提供了一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，包括：标准直流源单元、电压采集单元和主控单元，利用标准直流源单元在直流电压互感器二次测量***的输入端施加小电压信号，利用电压采集单元同步测量直流电压互感器二次测量***输出的电压信号，并利用主控单元根据所述施加的小电压信号和输出的电压信号进行校验，实现了在直流互感器一次母线侧不施加高电压情况下对直流电压互感器二次测量***进行独立校验，避免了在直流互感器二次测量***误差校验时由于直流高压电源长时间运行在额定电压下带来的安全隐患，极大的提高了直流电压互感器现场校验工作效率。
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为根据本发明实施方式的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置100的结构示意图；以及
图2为根据本发明又一实施方式的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置200的结构示意图。
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为根据本发明实施方式的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置100的结构示意图。如图1所示，本发明的实施方式提供的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，实现了在直流互感器一次母线侧不施加高电压情况下对直流电压互感器二次测量***进行独立校验，避免了在直流互感器二次测量***误差校验时由于直流高压电源长时间运行在额定电压下带来的安全隐患，极大的提高了直流电压互感器现场校验工作效率。本发明的实施方式提供的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置100，包括：标准直流源单元101、电压采集单元102和主控单元103。
优选地，所述标准直流源单元101，分别与直流电压互感器二次测量***的输入端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号输出第一电压信号至所述直流电压互感器二次测量***，以及对所述第一电压信号进行采集并发送至所述主控单元。
优选地，其中所述标准直流源单元为同时具有输出电压信号和采集电压信号功能的交互式源表仪器；或包括标准直流电压源和数字多用表的组合设备。
优选地，其中所述标准直流源单元和电压采集单元均通过GPIB总线和GPIB控制卡实现与所述主控单元之间的同步触发信号和数据的传输。
优选地，其中所述标准直流源和电压采集单元均能够接收SCPI格式的控制指令。
在本发明的实施方式中，直流电压互感器二次测量***校验装置的主要功能是实现在直流互感器一次母线侧不施加高电压情况下，对直流电压互感器二次测量***独立进行校验。主控处理单元具有数据处理和发送控制命令等功能，其上运行有基于LabVIEW的上位机控制软件，通过GPIB电缆和GPIB控制卡分别向标准直流源单元和电压采集单元发送控制指令，以控制标准直流源单元在直流电压互感器二次测量***的输入端施加几十伏的直流电压信号并对输出的直流电压信号并进行回采，控制电压采集单元对直流电压互感器二次测量***的输出端的直流电压信号进行同步采样，并通过GPIB电缆和GPIB控制卡将直流电压互感器二次测量***的输入端和输出端的直流电压采样信号传输到主控单元的上位机中进行数据处理，并根据接收的数据计算出直流电压互感器二次测量***的误差。其中，在校验过程中，标准直流源单元和电压采集单元为同步触发采样模式，同步触发信号为主控单元中的上位机通过GPIB电缆和GPIB控制卡发出的SCPI格式的控制指令。
在本发明的实施方式中，标准直流源单元具有模拟直流电压端口和GPIB端口。标准直流源单元通过模拟直流电压端口进行高精度直流电压的输出和测量，利用GPIB端口通过IEEE-488总线接收主控单元发送的控同步触发信号控制指令以及进行传输数据。标准直流源单元作为直流电压互感器二次测量***校验的试验电源，同时也作为校验试验的标准测量装置，用于测量一次侧的电压信号并发送至主控单元。标准直流源单元可以采用Keithley 2450型号的交互式源表仪器，也可以采用同一系列具有相似参数功能的源表，也可以采用相似的标准直流电压源和数字多用表组合来实现上述源表功能，其中标准直流电压源用于输出直流电压信号，数字多用表用于测量直流电压信号。
优选地，所述电压采集单元102，分别与所述直流电压互感器二次测量***的输出端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号对所述直流电压互感器二次测量***输出的第二电压信号进行测量，并将所述第二电压信号发送至所述主控单元。
在本发明的实施方式中，电压采集单元具有模拟电压采样端口和GPIB端口，可兼容SCPI格式的控制指令。电压采集单元通过模拟电压采样端口测量直流互感器二次测量***的电压输出信号，利用GPIB端口通过IEEE-488总线接收控制指令和进行数据传输。电压采集单元的主要功能是根据接收的同步触发信号对直流互感器二次测量***输出信号进行采样，并将采样数据通过GPIB端口传输到主控单元。电压采集单元可以采用Agilent34410A或Agilent 34465A型号的数字多用表，也可以是同一系列具有相似参数功能的数字多用表或A/D采样卡。
优选地，所述主控单元103，用于发出控制指令作为所述同步触发信号；用于根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验。
优选地，其中所述主控单元，根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验，包括：
其中，δ为校验误差；U1为第一电压信号；U2为第二电压信号；k为直流电压互感器的变比。
优选地，其中所述主控单元采用并行和顺序的复合程序结构，校验开始、数据保存和校验程序的退出为并行操作，所述标准直流源单元和电压采集单元的初始化、数据测量和数据读取为顺序操作。
在本发明的实施方式中，主控单元是基于Windows操作的控制器，运行有基于LabVIEW开发的上位机应用软件，其主要功能是通过GPIB控制卡和GPIB电缆远程控制标准直流源单元和电压采集单元、对直流源单元和电压采集单元的采样数据进行处理及误差计算，运行人机交互界面等。其中，主控单元根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验，包括：
其中，δ为校验误差；U1为第一电压信号；U2为第二电压信号；k为直流电压互感器的变比。
主控单元的LabVIEW上位机采用并行和顺序的复合程序结构，开始、保存和退出程序为并行结构，标准直流源单元和电压采集单元的初始化、测量和数据读取为顺序结构，并且能够实现采样原始数据图形化显示、仪器参数配置及保存、测量结果表格化显示和测量结果保存至Excel表格等功能。
优选地，其中所述装置还包括：
时钟同步单元，分别与所述标准直流源单元和电压采集单元相连接，用于向所述标准直流源单元和电压采集单元发送秒脉冲同步信号作为同步触发信号，以使得所述标准直流源单元和电压采集单元根据所述秒脉冲同步信号同步进行电压信号的测量。
优选地，其中所述时钟同步单元，包括：FPGA***、同步模块和光/电转换模块。
优选地，其中所述FPGA***，用于接收外部时钟信号或内部晶体振荡器产生的时钟脉冲信号并检测所述脉冲信号的频率。
优选地，其中所述同步模块，用于对预设频率的秒脉冲信号进行同步、分频和守时处理，以获取预设频率的电同步信号。
优选地，其中所述电/光转换模块，用于将预设频率的电同步信号转换成光同步信号进行输出，所述光同步信号即为所述秒脉冲同步信号。
优选地，其中所述装置还包括：
上位机，用于监控所述时钟同步单元的运行参数及控制所述时钟同步单元的输出信号的频率和占空比。
优选地，其中所述主控单元还包括：
设置模块，用于配置所述标准直流源单元和电压采集单元的同步触发方式。
图2为根据本发明又一实施方式的用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置200的结构示意图。如图2所示，与图1相比，该装置包括时钟同步单元，分别与标准直流源单元和电压采集单元相连接。此时，标准直流源单元和电压采集单元均包括：时钟同步触发端口，时钟同步单元通过所述时钟同步触发端口向所述标准直流源单元和电压采集单元发送秒脉冲同步信号作为同步触发信号。
在本发明的实施方式中，时钟同步单元由Nios软核的现场可编辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)***、RS232串口模块、同步模块和光/电转换模块组成，其主要功能是在电同步端口和光同步端口输出1Hz的秒脉冲同步信号。FPGA***用于接收外部时钟信号或内部晶体振荡器产生的时钟信号并检测时钟信号频率，控制其它模块的工作；RS232串口模块用于与上位机通讯，实时监控时钟同步单元的相关参数及控制输出信号的频率和占空比；同步模块用于对1Hz脉冲信号进行同步、分频和守时，以获取1Hz的电同步信号，并对输出信号进行选择和反向处理；电/光转换模块用于将1Hz的电同步信号转换成光同步信号输出，以控制所述标准直流源单元和电压采集单元的同步触发。
此时，在校验装置包括时钟同步单元时，主控单元还用于配置所述标准直流源单元和电压采集单元的同步触发方式，以确定是根据主控单元的控制指令触发还是根据时钟同步单元的秒脉冲信号触发，实现既可通过GPIB电缆和GPIB控制卡中IEEE-488总线的SCPI格式的控偶指令实现标准直流源单元和电压采集单元的同步触发测量，也可以利用时钟同步单元输出的秒脉冲同步信号实现标准直流源单元和电压采集单元的硬件同步触发测量。
本发明的实施方式提供的直流电压互感器二次测量***校验装置能够应用于第三方计量检测机构、科研院所和直流互感器校验设备生产厂家，用于开展模拟量输出型直流电压互感器的现场误差校验工作，实现了对模拟量输出型直流电压互感器二次测量***的独立校验，极大的提高了现场校验的工作效率。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于对直流电压互感器二次测量***进行校验的装置，其特征在于，所述装置包括：
标准直流源单元，分别与直流电压互感器二次测量***的输入端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号输出第一电压信号至所述直流电压互感器二次测量***，以及对所述第一电压信号进行采集并发送至所述主控单元；
电压采集单元，分别与所述直流电压互感器二次测量***的输出端和主控单元相连接，用于根据接收的同步触发信号对所述直流电压互感器二次测量***输出的第二电压信号进行测量，并将所述第二电压信号发送至所述主控单元；
主控单元，用于发出控制指令作为所述同步触发信号；用于根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准直流源单元和电压采集单元均通过GPIB总线和GPIB控制卡实现与所述主控单元之间的同步触发信号和数据的传输。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准直流源和电压采集单元均能够接收SCPI格式的控制指令。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准直流源单元为同时具有输出电压信号和采集电压信号功能的交互式源表仪器；或包括标准直流电压源和数字多用表的组合设备。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
时钟同步单元，分别与所述标准直流源单元和电压采集单元相连接，用于向所述标准直流源单元和电压采集单元发送秒脉冲同步信号作为同步触发信号，以使得所述标准直流源单元和电压采集单元根据所述秒脉冲同步信号同步进行电压信号的测量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述时钟同步单元，包括：FPGA***、同步模块和光/电转换模块，
所述FPGA***，用于接收外部时钟信号或内部晶体振荡器产生的时钟脉冲信号并检测所述脉冲信号的频率；
所述同步模块，用于对预设频率的秒脉冲信号进行同步、分频和守时处理，以获取预设频率的电同步信号；
所述电/光转换模块，用于将预设频率的电同步信号转换成光同步信号进行输出，所述光同步信号即为所述秒脉冲同步信号。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
上位机，用于监控所述时钟同步单元的运行参数及控制所述时钟同步单元的输出信号的频率和占空比。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述主控单元还包括：
设置模块，用于配置所述标准直流源单元和电压采集单元的同步触发方式。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控单元，根据所述第一电压信号和第二电压信号对所述直流电压互感器二次测量***进行校验，包括：
其中，δ为校验误差；U1为第一电压信号；U2为第二电压信号；k为直流电压互感器的变比。
10.根据权利按要求1所述的装置，其特征在于，所述主控单元采用并行和顺序的复合程序结构，校验开始、数据保存和校验程序的退出为并行操作，所述标准直流源单元和电压采集单元的初始化、数据测量和数据读取为顺序操作。
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| CN110994624A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-04-10 | 国网新疆电力有限公司 | 避免特高压直流换流站故障引起电压越限的电压控制方法 |
| CN110994624B (zh) * | 2019-11-14 | 2023-02-24 | 国网新疆电力有限公司 | 避免特高压直流换流站故障引起电压越限的电压控制方法 |
| CN111610482A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-01 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种换流站直流电压互感器宽频传递特性测试***及方法 |
| CN111610482B (zh) * | 2020-06-10 | 2022-09-13 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种换流站直流电压互感器宽频传递特性测试***及方法 |
| CN111679239A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-09-18 | 国网冀北电力有限公司计量中心 | 柔性直流电网用电压互感器校验***及方法 |
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| CN113267743A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种直流电压互感器的校验方法及校验仪 |
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