一種基于gps同步的線路參數雙端測試系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于GPS同步的線路參數雙端測試系統及方法，能夠有效實現輸電線路首末端數據參數的同步測量，本發明所述線路參數雙端測試系統的結構包括首端機和末端機，所述首端機包括第一CPU、第一GPS模塊、試驗電源模塊、第一接線轉換模塊、第一A/D轉換模塊、第一信號調理模塊及第一電壓電流傳感器，所述末端機包括第二CPU、第二GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二A/D轉換模塊、第二信號調理模塊及第二電壓電流傳感器，所述線路參數雙端測試方法包括試驗電源的輸出、接線倒轉操作、GPS模塊發送時間數據和秒脈沖、數據采集、數據保存及數據計算。
【專利說明】
一種基于GPS同步的線路參數雙端測試系統及方法
技術領域
[0001]本發明涉及輸電線路參數測試技術領域，具體為一種基于GPS同步的線路參數雙端測試系統及方法。
【背景技術】
[0002]高壓輸電線路正序參數和零序參數以及線路間的互阻抗和耦合電容均是電網重要的系統參數，電力系統過電壓計算、潛供電流計算、潮流與穩定計算、短路電流計算和繼電保護整定計算等的基本參數，是特高壓輸電系統一次設備校核、繼電保護動態模擬仿真與新原理繼電保護研制、安全穩定運行控制措施制訂、運行方式分析選擇等的基礎。特高壓交流輸電線路沿途地理環境復雜，受集膚效應和大地回路的影響，其工頻參數難以通過理論準確算出。運行規程(《架空送電線路施工及驗收規范》、《110千伏及以上送變電基本建設工程啟動驗收規程》、《繼電保護及安全自動裝置運行管理規程》及《DL/T559-94》、《DL/T584-95》等)規定，輸電線路在新建、改建后，必須實測參數后才能投入運行。
[0003]電網密集程度越來越高，同塔雙回或者多回線路成為常態，線路間耦合的緊密程度達到空前的水平，電磁耦合感應的工頻干擾電流可以達到100A，高可靠性電能供給的需求使得通過停電來降低干擾水平越來越不容易操作，傳統的試驗方法中，采用工頻電源進行試驗的方法不能消除干擾對試驗結果的影響，采用偏離工頻干擾(50Hz)的異頻信號測量線路參數，在頻域分離有用的異頻測試信號和干擾信號的方法應運而生。
[0004]交直流特高壓電網的發展迅速，特別是直流特高壓輸電線路的發展，使得輸電線路長度超過100km成為常態。傳輸線分布參數的影響使得采用異頻法單端測量輸電線路的工頻參數時，其測量結果存在工程上不可容許的誤差，異頻法測量長線路工頻參數產生的超出容許范圍的測量誤差是一個急需解決的問題。
[0005]因此，標準要求采用輸電線路首端和末端的雙端同步測量方法，得到首端和末端的電壓、電流有效值和相位角，代入傳輸線方程求解，從而準確得到各項參數。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種基于GPS同步的線路參數雙端測試系統及方法，能夠有效實現輸電線路首末端數據參數的同步測量。
[0007]本發明所述線路參數雙端測試系統的結構包括首端機和末端機，
[0008]所述首端機包括第一CPU、第一 GPS模塊、試驗電源模塊、第一接線轉換模塊、第一A/D轉換模塊、第一信號調理模塊及第一電壓電流傳感器，所述第一 GPS模塊、試驗電源模塊、第一接線轉換模塊、第一 A/D轉換模塊分別與第一 CPU連接，第一電壓電流傳感器同時連接第一信號調理模塊和第一接線轉換模塊，第一接線轉換模塊同時還與試驗電源模塊連接；
[0009]所述末端機包括第二CPU、第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊、第二信號調理模塊及第二電壓電流傳感器，所述第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊分別與第二 CHJ連接，第二電壓電流傳感器同時連接第二信號調理模塊和第二接線轉換模塊。
[0010]作為優選，所述試驗電源模塊為變頻試驗電源。
[0011 ]本發明所述線路參數雙端測試方法的步驟為:
[0012](I)首端機內部的第一 CPU根據菜單設置，控制變頻試驗電源輸出所預設的頻率和試驗電壓或電流，完成試驗電源的輸出。
[0013](2)第一接線轉換模塊、第二接線轉換模塊分別接收第一 CPU和第二 CPU的測試項目指令，進行接線倒換操作。
[0014](3)首端機中的第一 CPU和末端機中的第二 CPU分別接收第一 GPS模塊和第二 GPS模塊提供的時間數據和秒脈沖，通過軟件預約的時刻，在秒脈沖沿到來時分別啟動第一 A/D轉換模塊和第二 A/D轉換模塊同時開始數據采集，得到首端和末端的電壓、電流的A/D轉換值。
[0015](4)數據采集完成后，第一CPU和第二CPU分別進行數據分析和處理得到各自電壓、電流有效值和相位角并自動保存；
[0016](5)首端機和末端機保存的數據分別導入到上位機后，由上位機進行計算，得到輸電線路的正序阻抗、正序電容、零序阻抗、零序電容、線路互感、耦合電容。
[0017]上述方案的有益效果在于:
[0018]1、能夠精確檢測到輸電線路首端和末端的電壓、電流有效值和相位角，同步精度高，為后續計算提供準確可靠的數據基礎；
[0019]2、能夠根據標準規定的測試方法，改換接線，得到的數據結果，通過上位機計算得到序參數和相參數，完善了測試手段。
[0020]3、利用GPS模塊對首端機和末端機同步授時，能夠保證兩端的數據采集起始時間精確同步，精度優于100ns。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發明所述線路參數雙端測試系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖詳細描述本發明的實施例。
[0023]如圖1所示，本發明所述線路參數雙端測試系統的結構包括首端機和末端機，
[0024]所述首端機包括第一CPU、第一 GPS模塊、變頻試驗電源、第一接線轉換模塊、第一A/D轉換模塊、第一信號調理模塊及第一電壓電流傳感器，所述第一 GPS模塊、變頻試驗電源、第一接線轉換模塊、第一 A/D轉換模塊分別與第一 CPU連接，第一電壓電流傳感器同時連接第一信號調理模塊和第一接線轉換模塊，第一接線轉換模塊同時還與變頻試驗電源連接；
[0025]所述末端機包括第二CPU、第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊、第二信號調理模塊及第二電壓電流傳感器，所述第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊分別與第二 CHJ連接，第二電壓電流傳感器同時連接第二信號調理模塊和第二接線轉換模塊。
[0026]在上述結構中，第一GPS模塊和第二GPS模塊分別為首端機和末端機提供時間數據和秒脈沖沿，實現雙端數據的同步采集，其誤差優于10ns，能夠有效保證測試數據的精度，減小數據處理誤差。
[0027]第一信號調理模塊和第二信號調理模塊用以在數據傳輸過程中完成數據程控放大、濾波及阻抗變換。
[0028]變頻實驗電源用以在接受第一CPU的頻率指令和升壓指令后進行試驗電源的輸出。
[0029]利用上述線路參數雙端測試系統進行測試的方法如下:
[0030]首先，首端機內部的第一CPU根據菜單設置，控制變頻試驗電源輸出所預設的頻率和試驗電壓或電流，完成試驗電源的輸出，第一接線轉換模塊、第二接線轉換模塊分別接收第一CPU和第二CPU的測試項目指令，進行接線倒換操作。
[0031 ]然后，首端機中的第一 CPU和末端機中的第二 CPU分別接收第一 GPS模塊和第二 GPS模塊提供的時間數據和秒脈沖，通過軟件預約的時刻，在秒脈沖沿到來時分別啟動第一 A/D轉換模塊和第二 A/D轉換模塊同時開始數據采集，得到首端和末端的電壓、電流的A/D轉換值。數據采集完成后，第一 CHJ和第二 CPU分別進行數據分析和處理得到各自電壓、電流有效值和相位角并自動保存；
[0032]最后，首端機和末端機保存的數據分別導入到上位機后，由上位機進行計算，得到輸電線路的正序阻抗、正序電容、零序阻抗、零序電容、線路互感、耦合電容。根據標準規定的測試方法，還能得到自阻抗、互阻抗、相間電容、對地電容等相關參數。
[0033]采用上述測試系統和測試方法，能夠有效完成長輸電線路分布參數的雙端異地測量，從而實現長輸電線路，包括特高壓交流、直流輸電線路的序參數和相參數的異地同步測量，同時還能夠實現在兩回輸電線路3個或4個變電站分布的條件下，進行線路互感和耦合電容的測試。其檢測參數多，檢測精度高，數據可靠，工作效率得到有效提高。
[0034]以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于GPS同步的線路參數雙端測試系統，其特征在于:包括首端機和末端機， 所述首端機包括第一 CPU、第一 GPS模塊、試驗電源模塊、第一接線轉換模塊、第一 A/D轉換模塊、第一信號調理模塊及第一電壓電流傳感器，所述第一 GPS模塊、試驗電源模塊、第一接線轉換模塊、第一 A/D轉換模塊分別與第一 CPU連接，第一電壓電流傳感器同時連接第一信號調理模塊和第一接線轉換模塊，第一接線轉換模塊同時還與試驗電源模塊連接； 所述末端機包括第二 CPU、第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊、第二信號調理模塊及第二電壓電流傳感器，所述第二 GPS模塊、第二接線轉換模塊、第二 A/D轉換模塊分別與第二 CPU連接，第二電壓電流傳感器同時連接第二信號調理模塊和第二接線轉換豐旲塊。2.根據權利要求1所述的基于GPS同步的線路參數雙端測試系統，其特征在于:所述試驗電源模塊為變頻試驗電源。3.一種基于GPS同步的線路參數雙端測試方法，其特征在于包括如下步驟: (1)首端機內部的第一CPU根據菜單設置，控制變頻試驗電源輸出所預設的頻率和試驗電壓或電流，完成試驗電源的輸出； (2)第一接線轉換模塊、第二接線轉換模塊分別接收第一CPU和第二CHJ的測試項目指令，進行接線倒換操作； (3)首端機中的第一CPU和末端機中的第二 CPU分別接收第一 GPS模塊和第二 GPS模塊提供的時間數據和秒脈沖，通過軟件預約的時刻，在秒脈沖沿到來時分別啟動第一 A/D轉換模塊和第二 A/D轉換模塊同時開始數據采集，得到首端和末端的電壓、電流的A/D轉換值； (4)數據采集完成后，第一CPU和第二 CPU分別進行數據分析和處理得到各自電壓、電流有效值和相位角并自動保存； (5)首端機和末端機保存的數據分別導入到上位機后，由上位機進行計算，得到輸電線路的正序阻抗、正序電容、零序阻抗、零序電容、線路互感、耦合電容。
【文檔編號】G01R27/04GK106093582SQ201610536531
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月8日
【發明人】程瀾, 蔡成良
【申請人】武漢大洋義天科技股份有限公司