專利名稱：一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置及方法，屬于對電子式互感器校驗(yàn)儀的校準(zhǔn)、檢定與檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電子式互感器校驗(yàn)儀是校驗(yàn)電子式互感器的主要設(shè)備，國內(nèi)外很多學(xué)者都對其開展了研究，如專利《電子式互感器現(xiàn)場校驗(yàn)儀》。但是對于電子式互感器校驗(yàn)儀的校驗(yàn)方法相關(guān)研究比較少。專利《基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗(yàn)儀檢定裝置》提出了一種電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，首先通過交流電橋產(chǎn)生兩路模擬信號，這兩路模擬信號之間相差已知的標(biāo)準(zhǔn)的比差和角差，然后采用標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置對其中一路模擬信號進(jìn)行高精度采樣，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換單元將采樣值按照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給被檢電子式互感器校驗(yàn)儀。另一路模擬信號就直接發(fā)送給被測電子式互感器校驗(yàn)儀。 這樣通過交流電橋加數(shù)字采樣的方式，得到了一路標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，一路標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，并且兩路信號相差已知的標(biāo)準(zhǔn)的比差和角差，被測電子式互感器校驗(yàn)儀接收這兩路信號進(jìn)行采樣計(jì)算，將其得到的誤差與兩路信號相差已知的標(biāo)準(zhǔn)的比差和角差相比較就可以得到被測電子式互感器校驗(yàn)儀的誤差。但是這種方式下，由于需要先完成采樣，再組裝數(shù)據(jù)幀發(fā)送的方式，所以發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀與另外一路對應(yīng)的模擬輸出信號相比的延時比較大，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀相對于一次電流的絕對延時很大，會導(dǎo)致被測電子式互感器校驗(yàn)儀無法同步，無法進(jìn)行誤差校準(zhǔn)。專利《一種電子式互感器校驗(yàn)儀的校準(zhǔn)試驗(yàn)裝置》由于也是基于標(biāo)準(zhǔn)A/D采樣來實(shí)現(xiàn)，也存在標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀相對于一次電流的絕對延時過大的問題。有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置及方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置及方法，作為一個校準(zhǔn)測量系統(tǒng)，它采用了數(shù)字源和標(biāo)準(zhǔn)同步脈沖源相結(jié)合的方式，采用數(shù)學(xué)公式產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850數(shù)據(jù)幀，與另外一路對應(yīng)的模擬輸出信號之間無延時，并且采用數(shù)字方法疊加比差和角差。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于包括人機(jī)交互單元、同步電源控制模塊、電流/電壓輸出模塊、同步脈沖輸出模塊、數(shù)字輸出控制單元和數(shù)字輸出單元，校準(zhǔn)電子式互感器校驗(yàn)儀時，實(shí)驗(yàn)員通過人機(jī)交互單元設(shè)置需要輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓以及比差和角差，同步電源控制模塊根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓值控制電流/電壓輸出模塊輸出電壓和電流，同步電源控制模塊同時還控制同步脈沖輸出模塊輸出同步脈沖信號，其脈沖上升沿與電流/電壓輸出模塊過零點(diǎn)同步，其頻率為IHz ;數(shù)字輸出控制單元根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓以及比差和角差，通過計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，并控制數(shù)字輸出單元輸出。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，被測電子式互感器校驗(yàn)儀設(shè)置有模擬輸入單元、同步脈沖接收模塊、IEC61850信號接收單元、誤差計(jì)算單元；電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置中的電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗(yàn)儀中的模擬輸入單元；同步脈沖輸出模塊輸出的同步秒脈沖輸出至被測電子式互感器校驗(yàn)儀的同步脈沖接收模塊；數(shù)字輸出單元輸出的標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至被測電子式互感器校驗(yàn)儀的IEC61850信號接收單元。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-6A，標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-120V，準(zhǔn)確度等級為O. 01級；同步脈沖輸出模塊輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號過零點(diǎn)之間相位差不超過O. 3分。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)字·輸出控制單元通過數(shù)學(xué)公式，根據(jù)設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號以及比差和角差信號，抽樣計(jì)算出各個采樣點(diǎn)的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明還提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)方法，采用如上所述的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于包括如下步驟
O首先通過人機(jī)交互單元設(shè)置以下4個參數(shù)
1)標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓有效值Im ;
2)本電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置輸出的標(biāo)準(zhǔn)誤差比差和角差g；
3)輸出IEC61850數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的采樣頻率；
2)然后同步電源控制模塊根據(jù)相關(guān)參數(shù)控制電流/電壓輸出模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號卜⑴= 1-(2.7/ -%),其中 =0時刻為同步脈沖輸出模塊輸出秒脈沖上升沿對應(yīng)
的時刻，當(dāng) =0時，只=0 'f為標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號的頻率，其額定值為50Hz ；
3)同時數(shù)字輸出控制單元根據(jù)相關(guān)參數(shù)，根據(jù)公式計(jì)算出各個抽樣點(diǎn)的值為
_ ..I
甘中 J,. = I11—S^-O ,I I φ_, = φ,._ _ cy. = ο，Δ J"=—.
L (3/) = I. sm LrfX X ΔΓ - aJ ^ ■■" " ..I ’
S.Λ.I . W
#為采樣點(diǎn)的序號值，其值從0開始到-I結(jié)束；如此周而復(fù)始循環(huán)，循環(huán)周期為Is ；
數(shù)字輸出控制單元根據(jù)公式得到各抽樣點(diǎn)值之后，按照IEC61850數(shù)據(jù)協(xié)議將其組裝成IEC61850數(shù)據(jù)幀并控制數(shù)字輸出單元輸出標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀；數(shù)字輸出單元輸出標(biāo)準(zhǔn)
IEC61850數(shù)據(jù)幀間隔為JT ,其抖動不超過10 Lis ；
4)被測電子式互感器校驗(yàn)儀中的模擬輸入單元接收電流/電壓/輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號，同步脈沖接收模塊接收同步脈沖輸出模塊的秒脈沖同步信號；在同步脈沖接收模塊的觸發(fā)下模擬輸入單元對標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號進(jìn)行A/D采樣，并將結(jié)果輸出到誤差計(jì)算單元中；與此同時被測電子式互感器校驗(yàn)儀中的IEC61850信號接收單元接收數(shù)字輸出單元輸出的標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行解析，將解析結(jié)果發(fā)送至誤差計(jì)算單元；誤差計(jì)算單元根據(jù)模擬輸出單元和IEC61850信號接收單元發(fā)送過來的信號進(jìn)行誤差計(jì)算，得到比差和角差，將其與人機(jī)交互單元設(shè)置的本電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置輸出
的標(biāo)準(zhǔn)誤差比差5%和角差％相比較即可得到被測電子式互感器校驗(yàn)儀的誤差。本發(fā)明的有益效果是1)采用數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，無須通過模擬采樣得到，與另外一路對應(yīng)的模擬輸出信號之間無延時；2)采用數(shù)字方法疊加比差和角差，準(zhǔn)確度高，溯源簡單。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例工作原理框圖。圖2是同步脈沖與電流(電壓)波形圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。圖I的標(biāo)記說明1-電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置、2-人機(jī)交互單元、3-同步電源控制模塊、4-電流/電壓輸出模塊、5-同步脈沖輸出模塊、6-數(shù)字輸出控制單兀、7-數(shù)字輸出單元、8-被測電子式互感器校驗(yàn)儀、9-模擬輸入單元、10-同步脈沖接收模塊、11-IEC61850信號接收單元、12-誤差計(jì)算單元。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例包括電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置I、人機(jī)交互單元
2、同步電源控制模塊3、電流/電壓輸出模塊4、同步脈沖輸出模塊5、數(shù)字輸出控制單元
6、數(shù)字輸出單元7、被測電子式互感器校驗(yàn)儀8、模擬輸入單元9、同步脈沖接收模塊10、IEC61850信號接收單元11、誤差計(jì)算單元12。對于電子式互感器校驗(yàn)儀的校準(zhǔn)，如圖I所示，電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置I中的電流/電壓輸出模塊4輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗(yàn)儀8中的模擬輸入單元9 ;同步脈沖輸出模塊5輸出的同步秒脈沖輸出至同步脈沖接收模塊10 ；數(shù)字輸出單元7輸出的標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至IEC61850信號接收單元。其中的電流/電壓輸出模塊4輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-6A，標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-120V，準(zhǔn)確度等級為O. 01級；同步脈沖輸出模塊5輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊4輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號過零點(diǎn)之間相位差不超過O. 3分；
其中的數(shù)字輸出控制單元通過數(shù)學(xué)公式，根據(jù)設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號和比差角差信號，抽樣計(jì)算出各個采樣點(diǎn)的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀。具體實(shí)施時，首先通過人機(jī)交互單元2設(shè)置相關(guān)以下4個參數(shù)
4)標(biāo)準(zhǔn)電流(電壓)有效值1:_；
5)本電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置輸出的標(biāo)準(zhǔn)誤差(比差和角差g)；6)輸出IEC61850數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的采樣頻率；
然后同步電源控制模塊3根據(jù)相關(guān)參數(shù)控制電流/電壓輸出模塊4輸出標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號 :(" = I, sin(2~./r -α； ,其中 =0時刻為同步脈沖輸出模塊5輸出秒脈沖上升沿對
應(yīng)的時刻，由于同步秒脈沖上升沿與標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓過零點(diǎn)時刻一致，則當(dāng) =0時，σ。=0。/為標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號的頻率，其額定值為50Hz。同時數(shù)字輸出控制單元6根據(jù)相關(guān)參數(shù)，根據(jù)公式計(jì)算出各個抽樣點(diǎn)的值為
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于包括人機(jī)交互單元、同步電源控制模塊、電流/電壓輸出模塊、同步脈沖輸出模塊、數(shù)字輸出控制單元和數(shù)字輸出單元，校準(zhǔn)電子式互感器校驗(yàn)儀時，實(shí)驗(yàn)員通過人機(jī)交互單元設(shè)置需要輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓以及比差和角差，同步電源控制模塊根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓值控制電流/電壓輸出模塊輸出電壓和電流，同步電源控制模塊同時還控制同步脈沖輸出模塊輸出同步脈沖信號，其脈沖上升沿與電流/電壓輸出模塊過零點(diǎn)同步，其頻率為IHz ;數(shù)字輸出控制單元根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓以及比差和角差，通過計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，并控制數(shù)字輸出單元輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，被測電子式互感器校驗(yàn)儀設(shè)置有模擬輸入單元、同步脈沖接收模塊、IEC61850信號接收單元、誤差計(jì)算單元；電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置中的電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗(yàn)儀中的模擬輸入單元；同步脈沖輸出模塊輸出的同步秒脈沖輸出至被測電子式互感器校驗(yàn)儀的同步脈沖接收模塊；數(shù)字輸出單元輸出的標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至被測電子式互感器校驗(yàn)儀的IEC61850信號接收單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-6A，標(biāo)準(zhǔn)電流范圍為0-120V，準(zhǔn)確度等級為O. Ol級；同步脈沖輸出模塊輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號過零點(diǎn)之間相位差不超過O. 3分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)字輸出控制單元通過數(shù)學(xué)公式，根據(jù)設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓信號以及比差和角差信號，抽樣計(jì)算出各個采樣點(diǎn)的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀。
5.一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)方法，采用如權(quán)利要求I所述的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置，其特征在于包括如下步驟 O首先通過人機(jī)交互單元設(shè)置以下4個參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)電流/電壓有效值
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗(yàn)儀校驗(yàn)裝置及方法，作為一個校準(zhǔn)測量系統(tǒng)，它采用了數(shù)字源和標(biāo)準(zhǔn)同步脈沖源相結(jié)合的方式，采用數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850數(shù)據(jù)幀，與另外一路對應(yīng)的模擬輸出信號之間無延時，并且采用數(shù)字方法疊加比差和角差。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)IEC61850數(shù)據(jù)幀，無須通過模擬采樣得到，與另外一路對應(yīng)的模擬輸出信號之間無延時；采用數(shù)字方法疊加比差和角差，準(zhǔn)確度高，溯源簡單。
文檔編號G01R35/02GK102944861SQ20121043681
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者胡浩亮, 李前, 李鶴, 李登云, 熊前柱, 楊春燕, 雷民, 章述漢 申請人:中國電力科學(xué)研究院