電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法，系統包括暫態試驗條件仿真單元、高頻分壓器、合并單元和暫態特性檢測單元，暫態試驗條件仿真單元輸出的一次側高電壓U1，一次上側高電壓U1還通過高頻分壓器轉化為暫態特性檢測單元的標準源信號U2，被測電子式電壓互感器與高頻分壓器相并聯，被測電子式電壓互感器的采樣值通過合并單元的光纖接口發送給暫態特性檢測單元，作為暫態特性檢測單元的被測信號。本發明的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法，能夠可靠完善的對電子式電壓互感器的暫態特性進行檢測，旨在提高電子式電壓互感器的暫態性能，為電子式電壓互感器的安全穩定運行提供技術保障。
【專利說明】電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能電網檢測【技術領域】，具體涉及一種電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著智能電網的快速發展，電子式電壓互感器(EVT)已在智能電網中大量應用，擔負著將電力系統一次側電壓準確快速的傳變給二次側的計量，測量，保護，故障錄波等IED設備，其性能的好壞直接影響IED設備的運行。
[0003]當電網穩定運行時，電子式電壓互感器的一次電壓幅值的頻率均接近額定參數值，但當電網出現過電壓，或大氣放電，或開關操作，或短路故障，或線路重合閘等情況時，電網系統的電壓均會出現暫態過程，在此過程中要求電子式電壓互感器能夠在毫秒級時間內以不超過誤差限值準確傳變一次電壓，這對于二次側的IED設備來說，至關重要。
[0004]電子式電壓互感器的暫態條件分為兩類，一類是一次側短路，在高壓端子與接地低壓端子之間的電源短路之后，電子式電壓互感器的二次輸出電壓應在額定頻率的I個周波內下降到短路前峰值的10%以下；另一類是線路帶滯留電荷的重合閘，線路開關斷開時的電荷量取決于斷開時電壓的相位，最壞的情況是在電壓峰值瞬間斷開，不同原理的電壓互感器在此時的二次輸出電壓U(to)有差異，當線路重合閘時，u(to)將疊加在正弦信號上，會造成暫態誤差，若在一次側電壓峰值時切斷線路，再在電壓峰值時且符號與滯留電荷相反時重合，要求在重合后2到3個周波內瞬時電壓誤差不超過10%，3到4.5個周波內瞬時電壓誤差不超過5%。
[0005]但是，由于電子式電壓互感器輸出為數字接口，傳統的測試系統無法接入數字量，從而造成電子式電壓互感器的暫態測試時嚴重滯后，目前國內外，還沒有針對EVT的暫態特性進行專門的測試方法與系統，是當期急需解決的問題，以便保證電子式電壓互感器的長期安全穩定運行。
【發明內容】
[0006]本發明所解決的技術問題是克服現有技術中傳統的測試系統無法接入數字量，從而造成電子式電壓互感器的暫態測試時嚴重滯后，目前國內外，還沒有針對EVT的暫態特性進行專門的測試方法與系統，本發明提供的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統及方法，能夠可靠完善的對電子式電壓互感器的暫態特性進行檢測，旨在提高電子式電壓互感器的暫態性能，提高電子式電壓互感器的測試技術，為電子式電壓互感器的安全穩定運行提供技術保障。
[0007]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是:
[0008]一種電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:包括暫態試驗條件仿真單元、高頻分壓器、合并單元和暫態特性檢測單元，所述暫態試驗條件仿真單元輸出的一次側高電壓U1給被測電子式電壓互感器提供試驗所用的不同電壓等級，一次側高電壓U1還通過高頻分壓器轉化為低電壓，作為暫態特性檢測單元的標準源信號U2，被測電子式電壓互感器與高頻分壓器相并聯，且一同與暫態試驗條件仿真單元相并聯，被測電子式電壓互感器的采樣值通過合并單元的光纖接口發送給暫態特性檢測單元，作為暫態特性檢測單元的被測信號。
[0009]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述暫態試驗條件仿真單兀包括輸出的一次側高電壓U1的電源、第一開關CBl和第二開關CB2,所述第一開關CBl并聯在電源的兩端，所述第二開關CB2的一端與電源的正極串聯，另一端為暫態試驗條件仿真單元的一次側高電壓U1的輸出端，其中電阻Rg為限流電阻。
[0010]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述暫態特性檢測單元包括
[0011]位于高壓側的前置采集單元，用于采集及處理標準源信號，并傳送給后置處理單元;
[0012]位于低壓側的后置處理單元，用于接收被測信號和前置采集單元采集的標準源信號，并捕捉暫態試驗的突變量，進行數據錄波以及誤差計算；
[0013]所述前置采集單元與后置處理單元之間通過光纖通信，所述后置處理單元還通過光纖與位于高壓側的合并單元進行通信，均采用IEC61850-9-1、IEC61850-9-2或FT3通信協議。
[0014]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述前置采集單元包括DSP處理器、電壓轉換器、信號調理電路、ADC采集電路、電池組、光發送器和光接收器，所述標準源信號U2通過電壓轉換器與信號調理電路相連接，所述信號調理電路還通過ADC采集電路與DSP處理器相連接，所述DSP處理器通過光發送器將采集的標準源信號數據發送給后置處理單元，所述DSP處理器通過光接收器接收后置處理單元發送的時鐘同步信號，并將時鐘同步信號傳送給ADC采集電路，控制采集周期，所述電池組用于提高工作電壓。
[0015]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述信號調理電路設有截止頻率不低于20kHz的低通濾波電路；所述ADC采集電路的AD芯片為24位高速采樣芯片。
[0016]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述后置處理單元包括第一光纖收發器、第二光纖收發器、FPGA、時鐘模塊和PowerPC主處理器,所述第一光纖收發器用于接收前置采集單元發送的標準源信號采樣值，并傳送給FPGA ;所述第二光纖收發器用于接收合并單元發送的被測信號采樣值，并傳送給FPGA ;所述時鐘模塊用于控制標準源信號與被測信號進行同步采樣，與FPGA相連接，所述FPGA用于補償數據接收環節在時域上帶來的附加誤差，并將時域補償后的數據，傳送給PowerPC主處理器，進行數據錄波以及誤差計算。
[0017]前述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述后置處理單元還包括人機界面，所述人機界面與PowerPC主處理器相連接，所述人機界面包括高分辨率的彩色LCD顯示器，用于完成數據的圖形化繪制、誤差參數顯示。
[0018]基于上述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統的檢測方法，其特征在于:包括以下步驟，[0019]步驟(1)，根據公式(1)，確定一次側高電壓U1的電源的輸出電壓U1,
[0020]
【權利要求】
1.一種電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:包括暫態試驗條件仿真單元、高頻分壓器、合并單元和暫態特性檢測單元，所述暫態試驗條件仿真單元輸出的一次側高電壓U1給被測電子式電壓互感器提供試驗所用的不同電壓等級，一次側高電壓U1還通過高頻分壓器轉化為低電壓，作為暫態特性檢測單元的標準源信號U2，被測電子式電壓互感器與高頻分壓器相并聯，且一同與暫態試驗條件仿真單元相并聯，被測電子式電壓互感器的采樣值通過合并單元的光纖接口發送給暫態特性檢測單元，作為暫態特性檢測單元的被測信號。
2.根據權利要求1所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述暫態試驗條件仿真單元包括輸出的一次側高電壓U1的電源、第一開關CBl和第二開關CB2，所述第一開關CBl并聯在電源的兩端，所述第二開關CB2的一端與電源的正極串聯，另一端為暫態試驗條件仿真單元的一次側高電壓U1的輸出端，其中電阻Rg為限流電阻。
3.根據權利要求1所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述暫態特性檢測單元包括 位于高壓側的前置采集單元，用于采集及處理標準源信號，并傳送給后置處理單元； 位于低壓側的后置處理單元，用于接收被測信號和前置采集單元采集的標準源信號，并捕捉暫態試驗的突變量，進行數據錄波以及誤差計算； 所述前置采集單元與后置處理單元之間通過光纖通信，所述后置處理單元還通過光纖與位于高壓側的合并單元進行通信，均采用IEC61850-9-l、IEC61850-9-2或FT3通信協議。
4.根據權利要求3所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述前置采集單元包括DSP處理器、電壓轉換器、信號調理電路、ADC采集電路、電池組、光發送器和光接收器，所述標準源信號U2通過電壓轉換器與信號調理電路相連接，所述信號調理電路還通過ADC采集電路與DSP處理器相連接，所述DSP處理器通過光發送器將采集的標準源信號數據發送給后置處理單元，所述DSP處理器通過光接收器接收后置處理單元發送的時鐘同步信號，并將時鐘同步信號`傳送給ADC采集電路，控制采集周期，所述電池組用于提高工作電壓。
5.根據權利要求4所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述信號調理電路設有截止頻率不低于20kHz的低通濾波電路；所述ADC采集電路的AD芯片為24位高速采樣芯片。
6.根據權利要求3所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述后置處理單兀包括第一光纖收發器、第二光纖收發器、FPGA、時鐘模塊和PowerPC主處理器，所述第一光纖收發器用于接收前置采集單元發送的標準源信號采樣值，并傳送給FPGA ;所述第二光纖收發器用于接收合并單元發送的被測信號采樣值，并傳送給FPGA ;所述時鐘模塊用于控制標準源信號與被測信號進行同步采樣，與FPGA相連接，所述FPGA用于補償數據接收環節在時域上帶來的附加誤差，并將時域補償后的數據，傳送給PowerPC主處理器，進行數據錄波以及誤差計算。
7.根據權利要求6所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:所述后置處理單元還包括人機界面，所述人機界面與PowerPC主處理器相連接，所述人機界面包括高分辨率的彩色LCD顯示器，用于完成數據的圖形化繪制、誤差參數顯示。
8.根據權利要求1所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統的檢測方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟(I )，根據公式(I )，確定一次側高電壓U1的電源的輸出電壓U1,
9.根據權利要求1所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:步驟(2)，通過控制暫態試驗條件仿真單元，控制被測電子式電壓互感器進入一次側短路的暫態試驗或者線路帶滯留電荷重合閘的暫態試驗的方法為閉合第二開關CB2，控制第一開關CBl由斷開到閉合，使被測電子式電壓互感器一次側的電壓降為零，為一次側短路的暫態試驗；斷開第一開關CB1，控制第二開關CB2在一次側高電壓U1的正峰值處由閉合到斷開，在一次側高電壓U1的負峰值處由斷開到閉合，為線路帶滯留電荷重合閘的暫態試驗。
10.根據權利要求1所述的電子式電壓互感器的暫態特性檢測系統，其特征在于:計算瞬時電壓誤差ε的方法為， (1)誤差電壓Ue=Utest-Uref，其中Utest為被測信號的電壓值，Uref為標準源信號的電壓值； (2)通過公式(3)，得到瞬時電壓誤差ε，公式(3)如下，
【文檔編號】G01R35/02GK103630866SQ201310407411
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】孫健, 崔恒志, 王忠東, 湯漢松, 袁宇波, 袁曉冬, 羅強, 卜強生 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院