基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種基于相位與時標測量的MU絕對延時檢測方法，通過標準電壓互感器和標準電流互感器完成一次側電量到二次側的變換，通過高精度的轉換器再將信號轉換成可供AD轉換的小電壓信號；由高精度時鐘節拍觸發并控制時序，對小電壓信號進行高精度采集，并提取基波信號相位φ1，作為MU一次側工頻模擬量出現的時刻；實時接收MU的數字量輸出，采用同一時鐘節拍標定上時標，并進行時標的消抖處理；由同一觸發信號啟動等采樣率的插值處理，得到新的采樣數據，提取基波信號相位φ2，作為MU輸出口將該模擬量對應的數字采樣值送出的時刻；上述兩個相位差對應的就是時間差，結合當前的實際頻率值，將相位差轉換成時間，即MU的絕對延時時間。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，屬于智能電網中校驗設備的硬件平臺開發領域。
技術介紹
現階段，我國智能電網發展已經進入到規模化的全面建設階段，電網的安全穩定運行和經濟建設與居民生活息息相關，在電網的智能化進程中這一點依然是貫穿始終的根本要求。隨著電子式互感器在智能電網中廣泛應用，對電子式互感器的技術指標和參數要求越來越全面和深入，很多已經從行業規范和標準層面進行了明確化。電子式互感器的絕對延時時間，是指電子式互感器一次側工頻模擬量出現某一量 值的時刻，到電子式互感器合并單元(MU)輸出口將該量值模擬量對應的數字采樣值送出的時刻，兩者之間的時間間隔。傳統電磁式互感器是將一次側的高電壓大電流轉換成額定幅值為100V或5A的模擬信號，再輸入到二次側的繼電保護設備、監測控制設備、故障錄波裝置、電能計量裝置等自動化設備，一次側到二次側的信號傳變是電磁模擬量的傳輸，這就決定了傳輸的快速性和連續性。而電子式互感器是經過了傳感頭變換-信號調理-模數轉換-插值同步-報文發送等諸多處理環節，然后通過光纖通信網絡輸出采樣值報文，這就決定了一次側到二次側的信號傳變具有延時性和離散性。電子式互感器的傳輸延時，是二次側的智能設備正確測量和正確運行的關鍵性指標參數，變壓器保護裝置、母線保護裝置、光纖縱聯差動保護裝置等等這些跨間隔設備，都需要采集多間隔的電子式互感器采樣數據，多間隔的同步是需要解決的關鍵問題，而各個間隔的電子式互感器絕對延時時間是實現正確同步的關鍵性指標。同時，電子式互感器的延時時間大小直接關系到二次智能設備的反應速度和動作行為的快慢。國家電網公司在《Q-GDW441-2010智能變電站繼電保護技術規范》中，規范了電子式互感器的采樣率優先采用4000Hz和12800Hz，輸出接口支持點對點傳輸和組網傳輸，傳輸延時時間不大于2mS。在目前的電子式互感器應用中，因為缺乏行之有效的測試方案和測試技術，因而在生產、聯調和運行各個環節，缺乏對電子式互感器絕對延時時間的有針對性的測試，帶來了工作效率的低下，并存在很大的安全隱患。
技術實現思路
目的為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，高等級、高精度、兼容性強，經濟易行，推動智能電網更良好的發展。技術方案為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，包括以下步驟一次側的高電壓Ul由現有的升壓系統產生，大電流Il由現有的升流系統產生，高電壓Ul和大電流Il加到被測電子式互感器的一次側，步驟(I):通過標準電壓互感器和標準電流互感器完成一次側電量到二次側的變換；步驟(2):通過高精度的轉換器將二次側信號轉換成可供AD轉換的小電壓信號；步驟(3):由高精度時鐘節拍觸發并控制時序，對小電壓信號進行高精度采集，并提取基波信號的相位φ ，作為電子式互感器一次側工頻模擬量出現的時刻；步驟(4):實時接收電子式互感器的數字量輸出，采用上述同一個高精度時鐘節拍標定上時標，并進行時標的消抖處理；由上述同一個高精度時鐘節拍觸發信號啟動等采樣率的插值處理，得到新的采樣數據，提取基波信號相位92，作為電子式互感器合并單元輸出口將該模擬量對應的數字采樣值送出的時刻；步驟(5):相位φ 和相位φ2的差值對應的就是時間差，結合當前的實際頻率值，將相位差轉換成時間，即電子式互感器的絕對延時時間。 所述步驟(I)具體是指由標準電壓互感器將高電壓Ul轉變成額定幅值100/# V的電壓U2，由標準電流互感器將大電流Il轉變成額定幅值5Α的電流12。所述步驟(2)具體是指對電壓U2和電流12進行模擬信號采集，設置高精度的無源式轉換器環節，即V/ν轉換器將電壓U2轉變成峰峰值在ADC的量程范圍內的小電壓信號U3，I/V轉換器將電流12轉變成小電壓信號U4。所述步驟(3)具體是指以高精度溫補晶振為基準產生IOOMHz時鐘信號c和觸發脈沖P，觸發脈沖P每秒產生一次，上升沿觸發ADC進行一次模數轉換，時鐘信號C作為節拍基準控制ADC采樣時序，每次觸發后獲取時長為80ms的采樣值Dl ;然后對采樣值Dl進行處理，其中設置測頻環節，精確測量當前系統頻率值f，測頻誤差控制在O. 005Hz范圍內，采用加Hanning窗的傅氏變換對采樣數據Dl進行濾波處理，減小頻譜泄漏的影響，提取基波相位φ 。所述步驟(4)中“實時接收電子式互感器的數字量輸出，采用上述同一個高精度時鐘節拍標定上時標，并進行時標的消抖處理”具體是指電子式互感器的合并單元輸出是離散的數據幀即報文，檢測系統實時連續接收采樣值報文，每一幀報文到達時刻以時鐘信號c為基準進行初次時標標定Si ;采用數字式相位鎖定器的原理對時標Si進行節拍鎖定以達到消抖的目的，時標消抖處理后的時標為s2 ;鎖定和消抖的處理以s2作為反饋量與Si進行比較，完成鑒相器的過程；鑒相器的輸出經過一個數字低通濾波處理，完成環路濾波器的功能；濾波器的輸出經過一個線性變換得到一個修正步長，以得到下一個s2的輸出值，實現壓控振蕩器的功能；以上過程連續循環進行，最終以s2作為電子式互感器數字量采樣值D2的接收時標。所述步驟(4)中“由上述同一個高精度時鐘節拍觸發信號啟動等采樣率的插值處理，得到新的采樣數據，提取基波信號相位φ2”具體是指檢測系統中的觸發脈沖P產生后，還將同時觸發對于電子式互感器(MU)采樣數據的插值處理過程；以觸發脈沖P的上升沿作為插值的起始時刻，以電子式互感器(MU)的理論采樣間隔時間為步長，對時標為s2的數據D2進行等采樣率的分段三次Hermite插值，插值處理后得到采樣數據D3，對數據D3經過同樣的加Hanning窗的傅氏變換，提取基波相位φ2。所述步驟(5)具體是指φ 包含了電子式互感器一次側工頻模擬量出現的時刻，φ2包含了電子式互感器合并單元(MU)將該模擬量對應的數字量送出的時刻，因而相位差即對應為時間差，也就是絕對延時時間T= (φ1-φ2) /2π/，單位秒。有益效果本專利技術提供的一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，具有如下特點提高了電子式互感器的測試技術，為電子式互感器的安全穩定應用提供保障1、測試方法最大范圍的兼容了已發展幾十年的相對成熟的傳統互感器測試設備，減少了試驗資金和設備的投入，具有很高的經濟性和安全性。2.測試方法中配備完善的信號分析功能，使得測試對外加信號源的電源質量沒有苛刻的要求，可以直接從電網中取得工頻信號作為初級信號源，便于試驗。3.測試方法不依賴于電子式互感器當前的同步狀態，并且與電子式互感器的額定相位偏移、額定延時時間、采樣率、APPID、ASDU數目、帶寬等參數無關，因而可以適用于國內不同廠家不同型號的產品。4.基于高精度模擬量采樣和數字量插值處理，在統一的時間軸上精確提取相位，進而得到延時時間，從電子式互感器的應用本質上測試了電子式互感器的絕對延時時間。5.對電子式互感器的采樣值報文到達時間節 拍進行了消抖處理，并對采樣值進行了三次hermite插值算法，使測試結果不受被測互感器的米樣時鐘精度和米樣值傳輸抖動的影響。6.絕對延時時間測試誤差小于IuS,具有較高的測量精度。附圖說明圖I為本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：一次側的高電壓U1由現有的升壓系統產生，大電流I1由現有的升流系統產生，高電壓U1和大電流I1加到被測電子式互感器的一次側，步驟（1）：通過標準電壓互感器和標準電流互感器完成一次側電量到二次側的變換；步驟（2）：通過高精度的轉換器將二次側信號轉換成可供AD轉換的小電壓信號；步驟（3）：由高精度時鐘節拍觸發并控制時序，對小電壓信號進行高精度采集，并提取基波信號的相位作為電子式互感器一次側工頻模擬量出現的時刻；步驟（4）：實時接收電子式互感器的數字量輸出，采用上述同一個高精度時鐘節拍標定上時標，并進行時標的消抖處理；由上述同一個高精度時鐘節拍觸發信號啟動等采樣率的插值處理，得到新的采樣數據，提取基波信號相位作為電子式互感器合并單元輸出口將該模擬量對應的數字采樣值送出的時刻；步驟（5）：相位和相位的差值對應的就是時間差，結合當前的實際頻率值，將相位差轉換成時間，即電子式互感器的絕對延時時間。FDA00002371767800011.jpg,FDA00002371767800012.jpg,FDA00002371767800013.jpg,FDA00002371767800014.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，包括以下步驟一次側的高電壓Ul由現有的升壓系統產生，大電流Il由現有的升流系統產生，高電壓Ul和大電流Il加到被測電子式互感器的一次側， 步驟(I):通過標準電壓互感器和標準電流互感器完成一次側電量到二次側的變換； 步驟(2):通過高精度的轉換器將二次側信號轉換成可供AD轉換的小電壓信號； 步驟(3):由高精度時鐘節拍觸發并控制時序，對小電壓信號進行高精度采集，并提取基波信號的相位Φ1，作為電子式互感器一次側工頻模擬量出現的時刻； 步驟(4):實時接收電子式互感器的數字量輸出，采用上述同一個高精度時鐘節拍標定上時標，并進行時標的消抖處理；由上述同一個高精度時鐘節拍觸發信號啟動等采樣率的插值處理，得到新的采樣數據，提取基波信號相位φ2，作為電子式互感器合并單元輸出口將該模擬量對應的數字采樣值送出的時刻； 步驟(5):相位φ 和相位φ2的差值對應的就是時間差，結合當前的實際頻率值，將相位差轉換成時間，即電子式互感器的絕對延時時間。2.根據權利要求I所述的基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)具體是指由標準電壓互感器將高電壓Ul轉變成額定幅值100/V3 V的電壓U2，由標準電流互感器將大電流Il轉變成額定幅值5Α的電流12。3.根據權利要求I所述的基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，所述步驟(2)具體是指對電壓U2和電流12進行模擬信號采集，設置高精度的無源式轉換器環節，即V/V轉換器將電壓U2轉變成峰峰值在ADC的量程范圍內的小電壓信號U3，I/V轉換器將電流12轉變成小電壓信號U4。4.根據權利要求I所述的基于相位與時標測量的電子式互感器絕對延時檢測方法，其特征在于，所述步驟(3)具體是指以高精度溫補晶振為基準產生IOOMHz時鐘信號c和觸發脈沖P，觸發脈沖P每秒產生一次，上升沿觸發ADC進行一次模數轉換，時鐘信號c作為節拍基準控制ADC采樣時序，每次觸發后獲取時長為80ms的采樣值Dl ;然后對采樣值...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅強，湯漢松，張耀宇，周東頂，張煒，莫漢宗，
申請(專利權)人：江蘇凌創電氣自動化股份有限公司，
類型：發明
國別省市：