電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)中應(yīng)用的電子式互感器的暫態(tài)特性測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量裝置及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電子式電流互感器在智能電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，繼電保護(hù)、計(jì)量、測(cè)控、故障錄波等間隔層設(shè)備均基于電子式電流互感器的采樣值來完成各自的自動(dòng)化功能，電子式電流互感器的穩(wěn)態(tài)特性和暫態(tài)特性直接影響到后端間隔層設(shè)備性能的好壞。繼電保護(hù)設(shè)備是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，在故障出現(xiàn)的時(shí)候必須以最快的速度準(zhǔn)確判斷并決定是否動(dòng)作，此時(shí)電子式電流互感器是否能夠快速且準(zhǔn)確的將系統(tǒng)一次側(cè)的暫態(tài)電流傳變到繼電保護(hù)設(shè)備，就直接影響到故障切除的總耗時(shí)時(shí)間，可見，暫態(tài)過程中電子式電流互感器的傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)試具有極為重要意義。
[0003]目前，國內(nèi)外沒有一套完善的針對(duì)電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)的測(cè)試設(shè)備，現(xiàn)有的做法一是:采用穩(wěn)態(tài)下的電子式電流互感器絕對(duì)延時(shí)時(shí)間指標(biāo)作為參考；做法二:將電子式電流互感器和繼電保護(hù)裝置作為整體來測(cè)試整組的動(dòng)作時(shí)間。做法一由于電子式電流互感器在暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)過程中的特性具有很大的差異性，并且，繼電保護(hù)設(shè)備在暫態(tài)時(shí)，對(duì)電流采樣值的應(yīng)用與穩(wěn)態(tài)時(shí)不同，決定了穩(wěn)態(tài)下的絕對(duì)延時(shí)時(shí)間不能替代暫態(tài)下的延時(shí)時(shí)間，參考作用很有限。做法二整組延時(shí)時(shí)間的測(cè)試不能反映各單獨(dú)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間，對(duì)定性分析和各獨(dú)立設(shè)備性能的提高起不到太大的作用。
[0004]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衰減直流分量和諧波分量，不同原理的電子式電流互感器在這種條件下的傳變特性大不相同。繼電保護(hù)設(shè)備的快速啟動(dòng)和動(dòng)作，均要求在暫態(tài)波形突變后的I到2個(gè)周波內(nèi)完成，因而，電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)測(cè)試裝置，必須準(zhǔn)確反映暫態(tài)發(fā)生后電子式電流互感器將突變的暫態(tài)電流從一次側(cè)傳變到二次側(cè)所消耗的總時(shí)間。國家電網(wǎng)公司在《Q-GDW441-2010智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中，規(guī)范了電子式互感器的傳輸延時(shí)時(shí)間在暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下均不大于2ms。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量裝置及測(cè)量方法，能夠測(cè)試電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間，提高電子式電流互感器暫態(tài)性能，進(jìn)一步提高了智能電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作速度。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量裝置，包括信號(hào)調(diào)理模塊、光纖信號(hào)收發(fā)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、高精度恒溫晶振模塊、現(xiàn)場可編程門陣列、微處理器和顯示模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸入端用于輸入標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接現(xiàn)場可編程門陣列的第一信號(hào)輸入端，現(xiàn)場可編程門陣列的第二信號(hào)輸入端連接光纖信號(hào)收發(fā)器的發(fā)送端，光纖信號(hào)收發(fā)器的接收端用于連接被測(cè)源信號(hào)，現(xiàn)場可編程門陣列的信號(hào)傳輸端連接微處理器，微處理器連接顯示模塊，高精度恒溫晶振模塊分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、現(xiàn)場可編程門陣列和微處理器。
[0007]一種電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量方法，包括以下步驟:
a:首先，通過信號(hào)調(diào)理模塊采集電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)始端暫態(tài)電流信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，通過光纖信號(hào)收發(fā)器采集電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)末端暫態(tài)電流信號(hào)作為被測(cè)源信號(hào)，并將標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和被測(cè)源信號(hào)發(fā)送給現(xiàn)場可編程門陣列；
b:微處理器對(duì)現(xiàn)場可編程門陣列傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和被測(cè)源信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的突變量判別，判別突變量的計(jì)算公式為=Ai= I [ i(t) -1(t-T) ] - [ i(t-T) -1(t_2T)]①，
其中，t為當(dāng)前時(shí)刻，Γ為一個(gè)工頻周波時(shí)間，突變量啟動(dòng)門檻hei取電子式電流互感器電流額定值的20%,當(dāng)Λ i > Iset,并持續(xù)2ms時(shí)，判定為突變量發(fā)生；
c:當(dāng)電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)發(fā)生突變時(shí)，微處理器記錄標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)突變量發(fā)生時(shí)刻為并從?2時(shí)刻開始，提取2個(gè)周波時(shí)間窗的波形，采用傅氏算法，提取標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)基波相位為Φ1 ;微處理器記錄被測(cè)源信號(hào)突變量發(fā)生時(shí)刻為泛，并從泛時(shí)刻開始，提取2個(gè)周波時(shí)間窗的波形，采用傅氏算法，提取被測(cè)源信號(hào)基波相位為02;同時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量，得到系統(tǒng)當(dāng)前頻率/ ；d:根據(jù)公式②計(jì)算時(shí)間的補(bǔ)償量J t,
At= (Φ2-φ1)/2π/(2)；
e:根據(jù)公式③計(jì)算電子式電流互感器的暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間Td,
Td = t2 - tl - At?。
[0008]本發(fā)明通過通過信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)電流進(jìn)行調(diào)理，抑制掉采樣帶寬外的無用信號(hào)分量，將調(diào)理后的信號(hào)發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并發(fā)送給現(xiàn)場可編程門陣列作為標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，再通過光纖信號(hào)收發(fā)器接收采集被測(cè)源信號(hào)，并發(fā)送給現(xiàn)場可編程門陣列，經(jīng)過現(xiàn)場可編程門陣列的傳送，微處理器進(jìn)行分析計(jì)算，最終由顯示模塊顯示暫態(tài)傳變時(shí)間；同時(shí)，利用高精度恒溫晶振模塊為各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精確時(shí)間標(biāo)定，保證測(cè)量準(zhǔn)確性，本裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、便于攜帶，提高暫態(tài)傳變時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)邏輯圖；
圖2為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1、2所示，本發(fā)明包括信號(hào)調(diào)理模塊、光纖信號(hào)收發(fā)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、高精度恒溫晶振模塊、現(xiàn)場可編程門陣列、微處理器和顯示模塊，信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸入端用于輸入標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接現(xiàn)場可編程門陣列的第一信號(hào)輸入端，現(xiàn)場可編程門陣列的第二信號(hào)輸入端連接光纖信號(hào)收發(fā)器的發(fā)送端，光纖信號(hào)收發(fā)器的接收端用于連接被測(cè)源信號(hào)，現(xiàn)場可編程門陣列的信號(hào)傳輸端連接微處理器，微處理器連接顯示模塊，高精度恒溫晶振模塊分別連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、現(xiàn)場可編程門陣列和微處理器。
[0011]電子式電流互感器暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間測(cè)量方法，包括以下步驟:
a:首先，通過信號(hào)調(diào)理模塊采集電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)始端暫態(tài)電流信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)，通過光纖信號(hào)收發(fā)器采集電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)末端暫態(tài)電流信號(hào)作為被測(cè)源信號(hào)，并將標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和被測(cè)源信號(hào)發(fā)送給現(xiàn)場可編程門陣列；
b:微處理器對(duì)現(xiàn)場可編程門陣列傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)源信號(hào)和被測(cè)源信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的突變量判別，判別突變量的計(jì)算公式為:
Ai=I [ i(t) -1 (t-T) ] - [ i (t-T) -1 (t-2T) ] I ①，
其中，t為當(dāng)前時(shí)刻，Γ為一個(gè)工頻周波時(shí)間，突變量啟動(dòng)門檻hei取電子式電流互感器電流額定值的20%,當(dāng)Λ i > Iset,并持續(xù)2ms時(shí)，判定為突變量發(fā)生；
c:當(dāng)電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)發(fā)生突變時(shí)，微處理器記錄標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)突變量發(fā)生時(shí)刻為tl,共Jktl時(shí)刻開始，提取2個(gè)周波時(shí)間窗的波形，采用傅氏算法，提取標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)基波相位為Φ1 ;微處理器記錄被測(cè)源信號(hào)突變量發(fā)生時(shí)刻為泛，并從泛時(shí)刻開始，提取2個(gè)周波時(shí)間窗的波形，采用傅氏算法，提取被測(cè)源信號(hào)基波相位為02;同時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)進(jìn)行頻率測(cè)量，得到系統(tǒng)當(dāng)前頻率/ ；d:根據(jù)公式②計(jì)算時(shí)間的補(bǔ)償量J t,
At= (Φ2-φ1)/2π/(2)；
e:根據(jù)公式③計(jì)算電子式電流互感器的暫態(tài)傳變延時(shí)時(shí)間Td,
Td = t2 - tl - At?。
[0012]本發(fā)明在使用時(shí)，信號(hào)調(diào)理模塊的信號(hào)輸入端連接到電子式電流互感器的一次側(cè)系統(tǒng)始端串聯(lián)的分流器的信號(hào)輸出端，光纖信號(hào)收發(fā)器的信號(hào)輸入端連接到電子式電流互感器的一次側(cè)系統(tǒng)末端串聯(lián)的電子式互感器合并單元MU的信號(hào)輸出端。將分流器和電子式互感器合并單元MU串接入到電子式互感器的一次側(cè)電流系統(tǒng)中，對(duì)電子式電流互感器的一次側(cè)電流暫態(tài)值進(jìn)行采集。當(dāng)電子式電流互感器發(fā)生突變時(shí)，首先是一次側(cè)系統(tǒng)始端發(fā)生突變，其次是一次側(cè)系統(tǒng)末端發(fā)生突變，在時(shí)間上有一定的先后順序，所以存在暫態(tài)延時(shí)的問題。一次側(cè)暫態(tài)電流經(jīng)過分流器的變換，輸出可供采集的低幅值模擬電壓信號(hào)，該信號(hào)作為本裝置中的標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)。電子式電流互感器一次側(cè)系統(tǒng)末端的暫態(tài)電流由電子式電流互感器合并單元MU通過FT3或光纖