一種基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器在線校驗系統(tǒng)及其算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互 感器在線校驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)實際生產(chǎn)需要，電子式電流互感器在安裝或運行若干年限之后均需進行精度 校驗，用以保證其測量效果。目前針對實驗室環(huán)境下電子式電流互感器的校驗技術(shù)已經(jīng)有 一定的研究成果，然而現(xiàn)場掛網(wǎng)運行的電子式電流互感器由于動態(tài)范圍寬、現(xiàn)場電磁環(huán)境 惡劣，其輸出往往與理想情況下有較大的差異。目前的電子式電流互感器校驗裝置一般是 基于數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集卡來獲取標準電流互感器的信號，存在準確同步采集信號的問題。與此 同時，常規(guī)電磁式電流互感器的測試方法不適于校驗新型電子式電流互感器，普遍存在的 問題是校驗系統(tǒng)硬件容易混入噪聲，雖然通過高位數(shù)、高處理速度、高采樣率的采樣芯片和 處理器硬件設(shè)備可以有效地獲得高準確度的測量結(jié)果，但是提高硬件性能必定大幅提高系 統(tǒng)造價和實現(xiàn)難度。
[0003] 另外，測評互感器的兩個重要參數(shù)為比差、角差。為準確測算比差、較差和其余詳 細參數(shù)，在互感器的校驗中一直使用的是FFT (快速傅里葉算法），該算法主要針對的是整 周期采樣后的離散信號。對于實驗室環(huán)境而言，由于電磁環(huán)境相對較好，電源穩(wěn)定，提取基 頻信號參數(shù)可以取得很好效果。但對于現(xiàn)場環(huán)境而言，惡劣的電磁環(huán)境勢必對一次側(cè)電源 造成干擾，主要表現(xiàn)為一次電源成分復雜，諧波成分十分豐富，常出現(xiàn)間諧波甚至頻率波動 等現(xiàn)象，且諧波分量的幅值一般僅為基頻分量幅值的百分之幾或者更小，將引起FFT的計 算誤差。當對電網(wǎng)信號進行非同步采樣時，基波分量的頻譜泄露將嚴重影響基頻分量的頻 譜，從而導致校驗系統(tǒng)比差誤差較大，而且如果相鄰諧波之間的幅值相差過大，幅值大的諧 波分量可能淹沒幅值較小的諧波分量。在這種情況下，傳統(tǒng)的FFT算法并很難滿足校驗系 統(tǒng)的需要。因此，對于由信號頻率波動引起的誤差，需要通過采用性能優(yōu)良的窗函數(shù)和增加 測量時間來解決，而對于由窗函數(shù)本身會導致的短范圍泄漏誤差，則需要通過對頻譜線進 行適當?shù)牟逯涤嬎慵右钥朔?。因此，窗函?shù)的選擇影響著校驗系統(tǒng)最后的效果，要提高校驗 系統(tǒng)的精度，必須在FFT算法中加入合適的窗函數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對傳統(tǒng)電流互感器校驗系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于虛擬儀器技術(shù) 的電子式電流互感器校驗裝置。
[0005] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器在線校驗系統(tǒng)，包括信號測量單元、 信號轉(zhuǎn)換單元、傳輸單元、校驗平臺，信號測量單元連接信號轉(zhuǎn)換單元，信號轉(zhuǎn)換單元連接 傳輸單元，傳輸單元連接校驗平臺；
[0007] 信號測量單元包括信號發(fā)生器、標準電流互感器、被校驗的電子式電流互感器，信 號發(fā)生器提供被測電流，被測電流流過標準電流互感器一次側(cè)和被校驗的電子式電流互感 器一次側(cè)；
[0008] 信號轉(zhuǎn)換單元包括取樣電阻和模擬量輸出的二次變換器，取樣電阻將電流信號轉(zhuǎn) 換為電壓信號，模擬量輸出的二次變換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0009] 傳輸單元包括數(shù)據(jù)采集卡、采集器、合并單元、網(wǎng)卡，數(shù)據(jù)采集卡采集標準電流互 感器的二次側(cè)信號然后傳送至檢驗平臺，采集器與合并單元采集被校驗的電子式電流互感 器的二次側(cè)信號，然后通過網(wǎng)卡傳送至校驗平臺；還包括同步時鐘，同步時鐘與數(shù)據(jù)采集卡 和合并單元連接；
[0010] 校驗平臺包括虛擬校驗系統(tǒng)，虛擬校驗系統(tǒng)對采集到的信號進行分析處理，虛擬 校驗系統(tǒng)還與結(jié)果顯示模塊和文件輸出模塊連接，結(jié)果顯示模塊用來顯示校驗結(jié)果，文件 輸出模塊對相關(guān)信息進行儲存。
[0011] 優(yōu)選的，所述校驗平臺采用PC機作為硬件平臺。
[0012] 優(yōu)選的，所述同步時鐘為高晶體振蕩器DSA321SCA。
[0013] 優(yōu)選的，所述標準電流互感器的準確度等級高于被校驗的電子式電流互感器的準 確度等級至少兩個等級以上。
[0014] 一種如上述的基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器在線校驗系統(tǒng)的校驗算法， 其特征在于，包括步驟：
[0015] 步驟一：開始工作后，被校驗的互感器和標準互感器分別采集兩路信號，初始化采 樣通道，設(shè)置采樣率6. 4kHz，設(shè)置緩沖區(qū)長度5000。
[0016] 步驟二：設(shè)定數(shù)據(jù)采集卡與采集器同步工作，將信號離散化，統(tǒng)計512點進行一次 信號處理。
[0017] 步驟三：首先對信號進行加6階矩形窗處理，然后用快速傅里葉算法進行變換采 集頻譜，采集值與6階矩形窗時域相乘。
[0018] 步驟四：進行頻域分析以提取基頻分量，計算并輸出比差、角差值進行保存，判斷 是否結(jié)束，未結(jié)束則返回步驟二重復進行。
[0019] 本發(fā)明涉及一種基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器在線校驗系統(tǒng)，技術(shù)效果 如下：
[0020] 1)、由于掛網(wǎng)運行的電流互感器動態(tài)范圍寬，工作現(xiàn)場電磁環(huán)境惡劣，同時目前電 子式電流互感器校驗系統(tǒng)僅能滿足實驗室條件而很難滿足現(xiàn)場要求，本發(fā)明提出了一種基 于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器校驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)大幅度采用虛擬儀器硬件技術(shù)，一 套數(shù)據(jù)采集卡、同步時鐘、筆記本電腦即可組成一套校驗系統(tǒng)，削減了校驗系統(tǒng)中硬件的使 用量，不但可以避免硬件中可能混入的噪聲，也具有穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單易操作的優(yōu)點。
[0021] 2)、校驗系統(tǒng)數(shù)據(jù)預處理算法采用FFT加6階矩形窗算法，矩形窗的設(shè)計實現(xiàn)較為 簡單，在常見的模擬諧波環(huán)境中，6階矩形窗具有很好的計算精度，算法誤差極小，因而更適 用于周期信號實時高精度參量估算。
[0022] 3)、同步時鐘的采用，可以保證數(shù)據(jù)采集卡和合并單元中的信號在校驗平臺中得 到相位補償，從而保證信號的同步性，保證現(xiàn)場校驗的準確性。
【附圖說明】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：
[0024] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明校驗算法的程序流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 如圖1所示，一種基于虛擬儀器技術(shù)的電子式電流互感器在線校驗系統(tǒng)，包括信 號測量單元、信號轉(zhuǎn)換單元、傳輸