基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，包括信號(hào)調(diào)理模塊（1）、光纖發(fā)送模塊（2）、光纖以太網(wǎng)模塊（3）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（4）、同步模塊（5）、數(shù)據(jù)接收模塊（6）、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊（8）、晶振（7）、存儲(chǔ)模塊（9）、控制模塊（10）、人機(jī)界面（11）和輸出接口（12）；羅氏線圈數(shù)字仿真模塊（8）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（4）、信號(hào)調(diào)理模塊（1）依次順序連接輸出模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源；羅氏線圈數(shù)字仿真模塊（8）與光纖發(fā)送模塊（2）相連接，輸出數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源；本實(shí)用新型在沒有大電流發(fā)生的情況下對(duì)電子式互感器的暫態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試，對(duì)電子式互感器的采集器以及合并單元進(jìn)行分離的暫態(tài)特性進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
【專利說明】基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子式電流互感器暫態(tài)特性仿真測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，，涉及的是一種基于對(duì)羅氏線圈理想模型建立數(shù)字仿真技術(shù)而開展的暫態(tài)測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電子式互感器已經(jīng)在電力系統(tǒng)中大量得到應(yīng)用，目前基于羅氏線圈原理的電學(xué)電子式互感器依舊是市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。但羅氏線圈原理的電子式互感器由于其輸出是微分后的信號(hào)，必須要通過積分環(huán)節(jié)來進(jìn)行還原，這種微分到積分的環(huán)節(jié)所帶來暫態(tài)特性的變化最終造成的影響目前還缺乏足夠的測(cè)試數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)的羅氏線圈原理的電子式互感器積分環(huán)節(jié)基本采取的兩種技術(shù)方案，一種是軟件積分一種是硬件積分。這兩種方式在暫態(tài)特性上的差異性也是一個(gè)未知數(shù)。
[0003]目前國內(nèi)電子式互感器的暫態(tài)測(cè)試基本都是在西安高壓電器研究院進(jìn)行測(cè)試，采用的是大電流沖擊的方式產(chǎn)生測(cè)試所需要的暫態(tài)過程大電流，然后再對(duì)試品連同合并單元(MU)進(jìn)行測(cè)試。這種方式所依賴的硬件試驗(yàn)條件高投入大，需要搭建大占地的一次系統(tǒng)物理動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)室，這使得國內(nèi)絕大多數(shù)省級(jí)電科院這一級(jí)別的科研院所，都無法對(duì)電子式互感器的暫態(tài)特性進(jìn)行專門研究。羅氏線圈是一個(gè)理想微分器，可以通過建立理想羅氏線圈的數(shù)學(xué)模型來模擬羅氏線圈的仿真輸出。
[0004]基于羅氏線圈的電子式電流互感器主要暫態(tài)特性的誤差是在其采樣處理以及積分環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)的仿真測(cè)試目前還是一片空白。系統(tǒng)暫態(tài)過程出現(xiàn)時(shí)，電流的幅值會(huì)大幅增大，并且基波分量中往往包含了大量衰減直流分量和諧波分量，那么這種情況下如何對(duì)電子式互感器進(jìn)行定量的測(cè)試是目前電子式互感器實(shí)驗(yàn)室所面臨的最大挑戰(zhàn)，電子式互感器進(jìn)行定量的測(cè)試的前提是獲取將電子式互感器的采集器的硬件積分輸出和合并單元的軟件積分輸出。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型提出了一種基于對(duì)理想羅氏線圈的仿真模型來模擬羅氏線圈的模擬信號(hào)輸出和數(shù)字信號(hào)輸出，輸出模擬標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，不需要通過大電流沖擊的方式產(chǎn)生測(cè)試所需要的暫態(tài)過程大電流，所述輸出模擬標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)分別經(jīng)過被測(cè)電子互感器的采集器的硬件積分和合并單元的軟件積分后，經(jīng)過輸出接口輸出給外置的計(jì)算機(jī)終端(計(jì)算機(jī)終端的分析過程不屬于本申請(qǐng)的裝置的保護(hù)范圍)，進(jìn)而進(jìn)行分析。為電子式電流互感器的暫態(tài)特性研究提供靈活且全面的測(cè)試手段。
[0006]本實(shí)用新型提出了一種基于對(duì)理想羅氏線圈的仿真模型來模擬羅氏線圈的模擬信號(hào)輸出和數(shù)字信號(hào)輸出，通過數(shù)字仿真來測(cè)試電子式電流互感器的暫態(tài)特性，獲取硬件積分和軟件積分的數(shù)據(jù)，為電子互感器暫態(tài)特性差異分析、分析采集環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)對(duì)暫態(tài)特性的影響提供數(shù)據(jù)來源，為電子式電流互感器的暫態(tài)特性研究提供靈活且全面的測(cè)試手段。該方法具有通用性，不需要通過大電流沖擊的方式產(chǎn)生測(cè)試所需要的暫態(tài)過程大電流，可以使電子式電流互感器暫態(tài)特性測(cè)試這一重要的測(cè)試工作不再局限于極個(gè)別的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，可以提高羅氏線圈原理電子式互感器的暫態(tài)測(cè)試能力，提高智能電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備在故障發(fā)生時(shí)保護(hù)動(dòng)作的安全性與可靠性，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
[0007]本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0008]基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，包括信號(hào)調(diào)理模塊、光纖發(fā)送模塊、光纖以太網(wǎng)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、同步模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊、晶振、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、人機(jī)界面和輸出接口 ；晶振與同步模塊、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊相連接；同步模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、光纖發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊相連接。
[0009]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理模塊依次順序連接輸出模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源。
[0010]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊與光纖發(fā)送模塊相連接，輸出數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源。
[0011]光纖以太網(wǎng)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊依次順序連接用于接收合并單元的輸出數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，控制模塊用于控制人機(jī)界面顯示和輸出接口輸出，人機(jī)界面用于顯示信號(hào)數(shù)據(jù)和羅氏線圈數(shù)字仿真的參數(shù)。
[0012]同步模塊包括同步信號(hào)輸出接口，同步信號(hào)輸出接口與被測(cè)電子互感器的合并單元相連接。
[0013]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊設(shè)置有參數(shù)配置模塊，參數(shù)配置模塊用于羅氏線圈數(shù)字仿真模型的羅氏線圈仿真參數(shù)配置。參數(shù)配置模塊配置的羅氏線圈仿真參數(shù)包括匝數(shù)密度、線圈截面形狀和線圈截面尺寸。線圈設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活配置，實(shí)現(xiàn)電子式互感器的暫態(tài)特性全方位的仿真測(cè)試。
[0014]信號(hào)調(diào)理模塊連接被測(cè)電子互感器的采集器，模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過被測(cè)電子互感器的采集器的硬件積分后輸出。光纖發(fā)送模塊與被測(cè)電子互感器的合并單元輸入端相連接，數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過被測(cè)電子互感器的合并單元的的軟件積分后輸出；對(duì)一個(gè)被測(cè)試的電子式互感器的合并單元而言，其輸出的最終信號(hào)，可能是采用硬件來完成積分工作，也可能是采用軟件完成積分工作，對(duì)比硬件積分和軟件積分的差異，數(shù)據(jù)的采集過程可以通過多次試驗(yàn)來完成，也可以在一次試驗(yàn)中就完成對(duì)比，試驗(yàn)靈活。
[0015]光纖以太網(wǎng)模塊與被測(cè)電子互感器的合并單元的輸出端相連接，光纖以太網(wǎng)模塊接收經(jīng)過被測(cè)電子互感器的采集器的硬件積分后輸出的信號(hào)和經(jīng)過被測(cè)電子互感器的合并單元的的軟件積分后輸出的信號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)和錄波。
[0016]較優(yōu)地，輸出接口可以連接外置的計(jì)算機(jī)終端，存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過輸出接口輸出給計(jì)算機(jī)終端，計(jì)算機(jī)終端能夠分析經(jīng)過被測(cè)電子互感器的采集器的硬件積分后輸出的信號(hào)和經(jīng)過被測(cè)電子互感器的合并單元的的軟件積分后輸出的信號(hào)之間的差異，對(duì)電子互感器的暫態(tài)特性做分析。
[0017]本實(shí)用新型的技術(shù)方案有益效果包括:本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型電子式互感器暫態(tài)特性測(cè)試方法以羅氏線圈理想模型為基礎(chǔ)建立微分信號(hào)輸出，展開全數(shù)字仿真測(cè)試，在沒有大電流發(fā)生的情況下對(duì)電子式互感器的暫態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試，不再局限于極個(gè)別專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，方便實(shí)用。支持模擬量與數(shù)字量的輸出，對(duì)電子式互感器的采集器以及合并單元進(jìn)行分離的暫態(tài)特性數(shù)據(jù)采集，為對(duì)比硬件積分與軟件積分的性能提供數(shù)據(jù)支持。
[0018]進(jìn)一步地，線圈設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活配置，實(shí)現(xiàn)電子式互感器的暫態(tài)特性全方位的仿真測(cè)試。
[0019]進(jìn)一步地，實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)電子式互感器連同合并單元的整體暫態(tài)延時(shí)測(cè)試。
[0020]進(jìn)一步地，模擬目前市場(chǎng)上主流的電子式互感器廠家的采集器輸出，實(shí)現(xiàn)合并單元的單機(jī)數(shù)字化仿真測(cè)試數(shù)據(jù)采集。
[0021]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0024]參閱圖1，基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，包括信號(hào)調(diào)理模塊
1、光纖發(fā)送模塊2、光纖以太網(wǎng)模塊3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4、同步模塊5、數(shù)據(jù)接收模塊6、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8、晶振7、存儲(chǔ)模塊9、控制模塊10、人機(jī)界面11和輸出接口 12 ;晶振7與同步模塊5、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8相連接；晶振選用0CX050恒溫晶振，-40至85度的工作溫度，小于Ippb的溫漂特性，-160dBc/lKHz的低相位噪聲,最大10ppb/year的低老化，高精度晶振為同步模塊5、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，保證了時(shí)序控制的精確性，以及長期的穩(wěn)定性。
[0025]同步模塊5與數(shù)模轉(zhuǎn)換器4、光纖發(fā)送模塊2、數(shù)據(jù)接收模塊6、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8相連接。光纖以太網(wǎng)模塊為Intel公司LXT971，兼容IEEE802.3，選用AgilentAFBR5803作為光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用ADI公司的AD5683R，是一款16位單通道轉(zhuǎn)換器，其相對(duì)精度為±2 LSB INL，內(nèi)置2 ppm/° C 2.5V基準(zhǔn)電壓源；采用節(jié)省空間的2mm X 2mm 8引腳LFCSP和10引腳MSOP封裝，可在更小的電路板空間中實(shí)現(xiàn)更多的功能；2 mV總非調(diào)整誤差，無需初始校準(zhǔn)或調(diào)整；4kV HBM ESD額定值，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)健性。
[0026]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4、信號(hào)調(diào)理模塊I依次順序連接輸出模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源；
[0027]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8與光纖發(fā)送模塊2相連接，輸出數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源.
[0028]光纖以太網(wǎng)模塊3、數(shù)據(jù)接收模塊6、存儲(chǔ)模塊9、控制模塊10依次順序連接用于接收合并單兀的輸出數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，控制t旲塊10用于控制人機(jī)界面11顯不和輸出接口 12輸出，人機(jī)界面用于顯示信號(hào)數(shù)據(jù)和羅氏線圈數(shù)字仿真的參數(shù)。羅氏線圈數(shù)字仿真模塊的仿真設(shè)計(jì)不是本實(shí)用新型優(yōu)化的內(nèi)容，具體羅氏線圈數(shù)字仿真模塊的設(shè)計(jì)技術(shù)方案參見論文“羅氏線圈仿真研究”。
[0029]同步模塊5包括同步信號(hào)輸出接口，同步信號(hào)輸出接口與被測(cè)電子互感器的合并單元相連接。
[0030]羅氏線圈數(shù)字仿真模塊8設(shè)置有參數(shù)配置模塊13，參數(shù)配置模塊用于羅氏線圈數(shù)字仿真模型8的羅氏線圈仿真參數(shù)配置。參數(shù)配置模塊13配置的羅氏線圈仿真參數(shù)包括匝數(shù)密度、線圈截面形狀和線圈截面尺寸。線圈設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活配置，實(shí)現(xiàn)電子式互感器的暫態(tài)特性全方位的仿真測(cè)試。
[0031]信號(hào)調(diào)理模塊I連接被測(cè)采集器，模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過被測(cè)采集器的硬件積分后輸出。光纖發(fā)送模塊2與被測(cè)合并單元輸入端相連接，數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過被測(cè)合并單元的的軟件積分后輸出；對(duì)一個(gè)被測(cè)試的電子式互感器的合并單元而言，其輸出的最終信號(hào)，可能是采用硬件來完成積分工作，也可能是采用軟件完成積分工作，對(duì)比硬件積分和軟件積分的差異，數(shù)據(jù)的采集過程可以通過多次試驗(yàn)來完成，也可以在一次試驗(yàn)中就完成對(duì)比，試驗(yàn)靈活。
[0032]光纖以太網(wǎng)模塊3與被測(cè)合并單元的輸出端相連接，光纖以太網(wǎng)模塊3接收經(jīng)過被測(cè)采集器的硬件積分后輸出的信號(hào)和經(jīng)過被測(cè)合并單元的的軟件積分后輸出的信號(hào)，并進(jìn)行存儲(chǔ)和錄波。
[0033]輸出接口可以連接外置的計(jì)算機(jī)終端，存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過輸出接口輸出給計(jì)算機(jī)終端，計(jì)算機(jī)終端能夠分析經(jīng)過被測(cè)采集器的硬件積分后輸出的信號(hào)和經(jīng)過被測(cè)合并單元的的軟件積分后輸出的信號(hào)之間的差異，對(duì)電子互感器的暫態(tài)特性做分析。
[0034]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，包括信號(hào)調(diào)理模塊(I)、光纖發(fā)送模塊(2)、光纖以太網(wǎng)模塊(3)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4)、同步模塊(5)、數(shù)據(jù)接收模塊(6)、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)、晶振(7)、存儲(chǔ)模塊(9)、控制模塊(10)、人機(jī)界面(11)和輸出接口(12);所述晶振(7)與同步模塊(5)、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)相連接；所述同步模塊(5)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4)、光纖發(fā)送模塊(2)、數(shù)據(jù)接收模塊(6)、羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)相連接； 羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4)、信號(hào)調(diào)理模塊(I)依次順序連接，輸出模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源； 所述羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)與光纖發(fā)送模塊(2)相連接，輸出數(shù)字信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)源； 所述光纖以太網(wǎng)模塊(3)、數(shù)據(jù)接收模塊(6)、存儲(chǔ)模塊(9)、控制模塊(10)依次順序連接用于接收合并單元的輸出數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，所述控制模塊(10)用于控制人機(jī)界面(11)顯示和輸出接口(12)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述同步模塊(5)包括同步信號(hào)輸出接口，所述同步信號(hào)輸出接口與被測(cè)電子式互感器的合并單元相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述羅氏線圈數(shù)字仿真模塊(8)設(shè)置有參數(shù)配置模塊(13)，所述參數(shù)配置模塊用于羅氏線圈數(shù)字仿真模型(8)的羅氏線圈仿真參數(shù)配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述參數(shù)配置模塊(13)配置的羅氏線圈仿真參數(shù)包括匝數(shù)密度、線圈截面形狀和線圈截面尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理模塊(I)連接被測(cè)電子互感器的采集器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述光纖發(fā)送模塊(2 )與被測(cè)合并單元輸入端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于羅氏線圈數(shù)字仿真的互感器暫態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述光纖以太網(wǎng)模塊(3)與被測(cè)電子互感器的合并單元的輸出端相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203981791SQ201420293351
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】徐長寶, 高吉普, 王宇, 戴宇, 羅強(qiáng) 申請(qǐng)人:貴州電力試驗(yàn)研究院