一種電子式互感器數字化相位補償方法
【專利摘要】針對現有電子式互感器各采樣通道輸出信號之間存在相位延遲的問題，本發(fā)明提供一種電子式互感器數字化相位補償方法一種電子式互感器數值化相位補償方法，1）獲得基準點采樣通道采樣值和基準點母線采樣值并存入工控機；2）由工控機算得各通道相對母線的相位延遲值；3）由工控機算得各通道所需的相位補償值；4)由工控機算得各通道修正后的采樣時刻ti(k)并輸送至電子式互感器；5)電子式互感器按修正后的采樣時刻ti(k)對各采樣通道進行采樣并輸出數值。有益的技術效果：采用本方法后，電子式互感器采樣通道輸出的數字信號的相位延遲一致。
【專利說明】一種電子式互感器數字化相位補償方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣設備及電氣工程【技術領域】，具體涉及一種電子式互感器數字化相位補償方法。
【背景技術】
[0002]電子式互感器是應用于電力系統(tǒng)中的關鍵裝備之一，基本結構上可以分為兩部分:一次單元及二次采集器。 [0003]電子式互感器的一次單元負責將測試母線(待測的高壓輸電線)一次側的電流信號或電壓信號變換為模擬小信號后輸出。電子式互感器的一次單元采用電流互感器(CT)的，其輸出信號為模擬小電流信號，電子式互感器的一次單兀米用電壓互感器(PT)的,其輸出信號為模擬小電壓信號。
[0004]電子式互感器的二次采集器負責將一次單元獲取的模擬小信號(模擬小電流信號或模擬小電壓信號)進行采樣，并將采樣數據進行處理及組幀傳輸。電子式互感器的二次采集器的信號采集部分具有多路采樣通道，可同時采集多路模擬信號，例如測量電流，保護電流，電壓等，換句話說，電子式互感器的二次采集器可與多個一次互感器連接，每個一次互感器分別獨立地向二次采集器傳輸模擬電流或電壓信號。
[0005]然而，電子式互感器內的每個一次互感器的結構、特性及安裝位置的不同，以及每個一次互感器的模擬回路中濾波器元件特性不同，導致即使在同一時刻、對同一個測試母線電流進行信號變換，送到電子式互感器內的二次信號相位延遲也會不同。即使電子式互感器的二次采集器是對各路模擬信號進行同時采樣，各采樣通道輸出的信號相位延遲也不會相同，從而造成測量誤差。為確保各采樣通道輸出信號的相位特性符合相關標準對準確度的要求，需要解決采樣通道間的相位誤差問題。在目前的電子式互感器設計中，一般會按照IEC 60044-8-2002規(guī)范推薦的插值方法來調整各通道之間的相位。但是這種常規(guī)插值方法存在很多缺點:
一、滿足相關標準準確度要求的插值方法會增加系統(tǒng)的處理時間開銷，以工頻256點采樣為例，為在一個采樣周期內完成數據計算及通信組幀，通常要采用1000MIPS以上的處理器，提高了系統(tǒng)對處理器性能的要求，增加了系統(tǒng)功耗和溫升，降低了系統(tǒng)可靠性；
二、滿足相關標準準確度要求的插值方法輸出結果會滯后實際采樣點1-2個采樣周期，再加上插值方法自身的耗時，會使得系統(tǒng)相位延遲增加0.5ms以上，降低了電子式互感器的性能與及時性；
三、采用插值方法會造成新的采樣誤差，這在一定程度上降低了電子式互感器的準確度。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明致力于提供一種電子式互感器數字化相位補償方法，這種方法可以實現按系統(tǒng)需求，數字化調整電子式互感器各采樣通道輸出信號的相位延遲。本方法適用于各型式電子式互感器。
[0007]—種電子式互感器數值化相位補償方法，所述電子式互感器含有N個采樣通道，N的范圍在3到12之間，電子式互感器的每個采樣通道均輸出數字信號；電子式互感器內含一個同步米樣脈沖控制器，脈沖控制器產生米樣時刻
;電子式互感器按采樣時刻&^(k)對采樣通道進行信號采樣；記電子式互感器第一
次采樣的時刻記為基準采樣時刻點，按如下的步驟進行:
1)將電子式互感器的檢測端與測試母線連接，將測試母線以及電子式互感器的N個采樣通道的輸出端分別與電子式互感器校驗儀連接；電子式互感器校驗儀與一臺工控機相連接；給測試母線通上測試電流；在基準采樣時刻點，由電子式互感器校驗儀對電子式互感
器的N個采樣通道同時采樣，獲得基準點采樣通道采樣值Zi Ck)并存入工控機，i取I至N，
其中，/,(k)代表第I路采樣通道在基準采樣時刻點的采樣值，/,(k)代表第2路采樣通道在基準采樣時刻點的采樣值，以此類推，4(k)代表第N路采樣通道在基準采樣時刻點的采
樣值；由電子式互感器獲取在基準采樣時刻點的基準點母線采樣值并存入工控機，基準點母線采樣值I;(k)為無任何采樣延遲的測試母線電流的數字信號；
2)令工控機將步驟I中的基準點母線采樣值1;供)分別與基準點采樣通道采樣值4(K〗相減，獲得N路相對母線的相位延遲值, i取I至N，其中為第一路采樣通道相對母線的相 位延遲值，^2Ck)為第二路采樣通道相對母線的相位延遲值……，以此類推，貓為第N路采樣通道相對母線的相位延遲值；
3)令工控機將步驟2中獲得的N個相對母線的相位延遲值A(k)中的數值最大者記為最大相位延遲值;將最大相位延遲值分別與步驟2中獲得的N個相對母線的相位延遲值相減，獲得N路采樣通道所需的相位補償值Δ4 =Si(Ic)
，i取I至N，其中:A^(k)為第一路采樣通道的相位補償值，Δ賴為第二路采樣通道的相位補償值……，以此類推,A5jY(k)為第N路采樣通道的相位補償值；
4)令工控機按函數式4(kh^OO+k/X+A^OO/lOOir將由步驟3獲得的N個相位補償值分別疊加到同步采樣脈沖控制的采樣時刻上,獲取到電子式互感器內的每個采樣通道修正后的采樣時刻?/k)，i取I至N, 為第一路采樣通道的修正后的采樣時亥|J，(k)為第二路采樣通道的修正后的采樣時刻……，以此類推，%(k)為第N路采樣通道的修正后的采樣時刻，l/ΙΟΟ?τ為單位弧度所表征的時間I力采樣序號，/3為采樣頻率，V(k)為同步采樣脈沖控制的第k次采樣的基準采樣時刻；
5)將工控機在步驟四計算得到的修正后的采樣時刻?,.(k)存入電子式互感器內；電子式互感器按修正后的采樣時刻i,.(k)對N個采樣通道進行采樣并輸出數值，此時電子式互感器輸出的N個采樣通道數字信號的相位延遲一致。
[0008]本發(fā)明方法的具體原理如下:
設對測試母線通上測試電流所獲得的原始信號為一個理想的無諧波電流信號1:
【權利要求】
1.一種電子式互感器數字化相位補償方法，所述電子式互感器含有N個采樣通道，電子式互感器的每個采樣通道均輸出數字信號；電子式互感器內含一個同步采樣脈沖控制器，脈沖控制器產生采樣時刻Wfc)；電子式互感器按采樣時刻對采樣通道進行信號采樣；記電子式互感器第一次采樣的時刻記為基準采樣時刻點，其特征在于，按如下的步驟進行: 1)將電子式互感器的檢測端與測試母線連接，將測試母線以及電子式互感器的N個采樣通道的輸出端分別與電子式互感器校驗儀連接；電子式互感器校驗儀與一臺工控機相連接；給測試母線通上測試電流；在基準采樣時刻點，由電子式互感器校驗儀對電子式互感器的N個采樣通道同時采樣，獲得基準點采樣通道采樣值/;(k)并存入工控機，i取I至N，其中，/,(k)代表第I路采樣通道在基準采樣時刻點的采樣值，/,(k)代表第2路采樣通道在基準采樣時刻點的采樣值，以此類推，4(k)代表第N路采樣通道在基準采樣時刻點的采樣值；由電子式互感器獲取在基準采樣時刻點的基準點母線采樣值I5 C?并存入工控機，基準點母線采樣值為無任何采樣延遲的測試母線電流的數字信號； 2)令工控機將步驟I中的基準點母線采樣值I5K)分別與基準點采樣通道采樣值ACk)相減，獲得N路相對母線的相位延遲值4(k) = /U-Zi(Ic) , i取I至N，其中為第一路采樣通道相對母線的相位延遲值，桃)為第二路采樣通道相對母線的相位延遲值……，以此類推，^Ck)為第N路采樣通道相對母線的相位延遲值； 3)令工控機將步驟2中獲得的N個相對母線的相位延遲值^(k)中的數值最大者記為最大相位延遲值;將最大相位延遲值分別與步驟2中獲得的N個相對母線的相位延遲值4 (k)相減，獲得N路采樣通道所需的相位補償值Δ4 = MaxiSi (Ic))-馬(k)，i取I至N，其中=A^(Ic)為第一路采樣通道的相位補償值，A4(k)為第二路采樣通道的相位補償值……，以此類推,A^(k)為第N路采樣通道的相位補償值； 4)令工控機按函數式?(k)= ￡胃(6k)+k//5+Δi5i(k)Π007r將由步驟3獲得的N個相位補償值分別疊加到同步采樣脈沖控制的采樣時刻^^作)上,獲取到電子式互感器內的每個采樣通道修正后的采樣時刻?/k)，i取I至N, 為第一路采樣通道的修正后的采樣時亥|J，I2 (k)為第二路采樣通道的修正后的采樣時刻……，以此類推，%(k)為第N路采樣通道的修正后的采樣時刻，1/1007為單位弧度所表征的時間，k為采樣序號，Λ為采樣頻率，V?為同步采樣脈沖控制的第k次采樣的基準采樣時刻； 5)將工控機在步驟四計算得到的修正后的采樣時刻?,.(k)存入電子式互感器內；電子式互感器按修正后的采樣時刻i,.(k)對N個采樣通道進行采樣并輸出數值，此時電子式互感器輸出的N個采樣通道數字信號的相位延遲一致。
【文檔編號】G01R15/18GK103983828SQ201410226471
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日:2014年5月26日
【發(fā)明者】丁國成, 閆少春, 甄超, 李偉, 王劉芳, 余國鋼, 田宇, 陳慶濤, 黃前華, 蔡同甫, 孫明利 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司電力科學研究院, 安徽繼遠電網技術有限責任公司