基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法
【專利摘要】本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同時對多條線路或多個電壓等級母線開展電能質(zhì)量測試時，尤其在對1000kV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測試分析時，需要采用多臺電能質(zhì)量測試分析儀，對于測量數(shù)據(jù)的同時性無法精確保證的問題，提供一種基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，所述測量方法，將多個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號，再將所述一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置。本發(fā)明確保了多個測量點測試數(shù)據(jù)的同時性和一致性，對于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動事件方面更加精確。
【專利說明】基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行與測量相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，本發(fā)明尤其適用于多條交流特高壓線路的電能質(zhì)量同時測量。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前在電能質(zhì)量測試工作中，當(dāng)同時對多條線路或多個電壓等級母線開展電能質(zhì)量測試時，需要采用多臺電能質(zhì)量測試分析儀，對于測量數(shù)據(jù)的同時性無法精確保證。尤其在對IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測試分析中，需要同時測量多條線路或者主變的高、中、低壓多條母線，為了精確分析特高壓設(shè)備投切及線路運行過程中的電能質(zhì)量指標(biāo)情況,對不同測量點的測試數(shù)據(jù)同時性要求很高，因此需要研究并解決此種情況下測量數(shù)據(jù)同時性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同時對多條線路或多個電壓等級母線開展電能質(zhì)量測試時，尤其在對IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測試分析時，需要采用多臺電能質(zhì)量測試分析儀，對于測量數(shù)據(jù)的同時性無法精確保證的問題，提供一種基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于，包括如下步驟:
1、將被測量的多條交流線路的多個模擬量信號通過測試線引出，并統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個模擬信號輸入端；
2、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置首先將多個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號，再將所述一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置；
3、數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對所述一組數(shù)字信號進(jìn)行解析，并對屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，最終同時獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明中，所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，包括:
采集多條交流線路模擬量信號的模擬量采集電路；
接收模擬量采集電路采集的模擬信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號的中央處理器；
將所述一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置的數(shù)字量輸出模塊。
[0007]本發(fā)明中，所述模擬量采集電路包括霍爾傳感器和隔離放大器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的精度大于16bit ;所述數(shù)字量輸出模塊為光纖接口。
[0008]本發(fā)明中，所述步驟2中，所述預(yù)定通訊規(guī)約為IEC61850。
[0009]本發(fā)明中，所述步驟2中，將每條交流線路的三相電壓和三相電流為一組模擬量信號，在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號中定義為其中6個數(shù)據(jù)通道。
[0010]本發(fā)明中，所述步驟3中，所述電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡指標(biāo)。
[0011]所述每條交流線路的諧波分析中，采用DFT算法進(jìn)行分析。
[0012]本發(fā)明基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，利用數(shù)字信號的集成特性，通過將多組模擬量信號調(diào)制成一組數(shù)字信號，利用一臺數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置即可以進(jìn)行測試分析，大大節(jié)省了測量儀器，同時減少了多臺測量儀器測量接線、設(shè)置及數(shù)據(jù)分析的工作量，并且確保了多個測量點測試數(shù)據(jù)的同時性和一致性，對于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動事件方面更加精確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明測量方法的過程示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]參見圖1和圖2，本發(fā)明基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，首先將被測量的多條交流線路的多個模擬量信號通過測試線引出，這里，多條交流線路可以是普通交流線路，IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)中的多條線路或者主變的高、中、低壓多條母線等，將多條交流線路的多個模擬量信號引出后，統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個模擬信號輸入端。
[0017]模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置是本發(fā)明測試方法必備的核心組件，其包括:
模擬量采集電路，模擬量采集電路負(fù)責(zé)采集多條交流線路的模擬量信號，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個模擬信號輸入端是模擬量采集電路的一個組成部分，模擬量采集電路還包括霍爾傳感器和隔離放大器，以避免信號失真，由于霍爾傳感器對高頻信號隔離較少，可以最大能力的做到原始數(shù)據(jù)的還原，模擬信號通過霍爾傳感器和隔離放大器接入，交直流信號均可傳變。
[0018]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收模擬量采集電路采集的多條交流線路的多個模擬量信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊可以采用工業(yè)級高精度16bit以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證模擬信號的轉(zhuǎn)換精度，在此結(jié)構(gòu)下，最大程度的保證了電能質(zhì)量測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0019]中央處理器，中央處理器是模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的核心部分，其根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號。這里，預(yù)定通訊規(guī)約可以是IEC61850系列，較好的是采用IEC61850-9-2，在此要提到數(shù)字信號的采樣頻率，通常數(shù)字信號的采樣為等間隔采樣，每個周波采樣點數(shù)為固定值。[0020]數(shù)字輸出信號報文格式的定義，該方法主要目的是解決多組模擬量信號同時測量問題，因此在報文格式的定義環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)實際測量信號的數(shù)量確定數(shù)字信號的通道數(shù)，例如每條交流線路的三相電壓(Ual、Ubl、Ucl)和三相電流(Ial、IbU Icl)為一組模擬量信號，將占用6個通道，即在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號中定義為其中6個數(shù)據(jù)通道，當(dāng)測量3組模擬量信號時(三條交流線路)，通道數(shù)應(yīng)不少于18個。
[0021]數(shù)字量輸出模塊，其作用是將經(jīng)過中央處理器處理后的一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置，出于本發(fā)明的目的，數(shù)字量輸出模塊較好的是采用光纖接口。
[0022]數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置接收到前述的一組數(shù)字信號后，根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對一組數(shù)字信號進(jìn)行解析，并對屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，分別得出每條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，最終同時獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡等指標(biāo)。
[0023]數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置在進(jìn)行諧波分析時有別于傳統(tǒng)模擬信號測量裝置，傳統(tǒng)測量裝置具有鎖相環(huán)節(jié)，可以確保當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，每周波的采樣點數(shù)不變，從而采用DFT或FFT算法進(jìn)行諧波分析，其中FFT算法要求分析周期的采樣點數(shù)為2N。而數(shù)字信號的采樣為等間隔或稱等速率采樣，當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，每周波的采樣點數(shù)可能會出現(xiàn)變化，無法保證采樣點數(shù)為2N，因此在進(jìn)行諧波分析時，F(xiàn)FT算法就無法適用，要采用DFT或其他優(yōu)化算法進(jìn)行分析。
[0024]采用本發(fā)明的測量法對多條交流線路進(jìn)行測試，減少了多臺測量儀器測量接線、設(shè)置及數(shù)據(jù)分析的工作量，并且確保了多個測量點測試數(shù)據(jù)的同時性，對于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動事件方面更加精確。
【權(quán)利要求】
1.基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將被測量的多條交流線路的多個模擬量信號通過測試線引出，并統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個模擬信號輸入端； 2)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置首先將多個模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號，再將所述一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置； 3)數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對所述一組數(shù)字信號進(jìn)行解析，并對屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，最終同時獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，包括: 采集多條交流線路模擬量信號的模擬量采集電路； 接收模擬量采集電路采集的模擬信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個數(shù)字信號作為所述報文格式定義下的一個數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號的中央處理器； 將所述一組數(shù)字信號接入數(shù)字式電能質(zhì)量測量裝置的數(shù)字量輸出模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述模擬量采集電路包括霍爾傳感器和隔離放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的精度大于16bit。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述數(shù)字量輸出模塊為光纖接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述步驟2)中，所述預(yù)定通訊規(guī)約為IEC61850。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述步驟2)中，將每條交流線路的三相電壓和三相電流為一組模擬量信號，在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號中定義為其中6個數(shù)據(jù)通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述步驟3)中，所述電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡指標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于數(shù)字信號的多條交流線路的電能質(zhì)量同時測量方法，其特征在于:所述每條交流線路的諧波分析中，采用DFT算法進(jìn)行分析。
【文檔編號】G01R31/00GK103823141SQ201410071549
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】徐斌, 羅亞橋, 計長安, 洪偉, 胡翀, 鄭國強(qiáng), 高博, 戴申華, 謝毓廣 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院