CN101545961B - 电子式互感器的极性试验系统及其极性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子式互感器极性试验系统及其方法，包括一台继保测试仪和一台计算机，其特征在于：所述继保测试仪与电子式互感器一次输入端相连，所述电子式互感器与合并单元通过光纤相连，所述合并单元与计算机通过网线相连，所述计算机内设置有：报文解析模块，用于捕获并解析从合并单元输出的报文；图形显示模块，用于显示解析后的电子互感器输出波形。本发明的电子式互感器极性试验系统在实时性不高的操作系统下实现时间精准的报文捕获，并利用操作系统直观界面显示，可观测电子互感器输出的数字波形，在电子式互感器一次施加直流阶跃脉冲的情况下，以直观的形式显示出电子式互感器二次输出的数字信号波形，用于判断电子式互感器的极性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子式互感器的极性试验系统，适用于电子式电流互感器、电子式电压互感器，属于电力自动化技术领域。
背景技术
互感器是电力系统重要的电气设备，它具有高压向低压、大电流向小电流转换以及高、低压系统间隔离的作用。互感器接线的正确与否对电网二次系统的运行至关重要，它直接关系到系统的保护、测量、监控等设备能否正常工作。
为了防止互感器极性的误标或极性标签的老化模糊，在互感器投入使用前就必须对极性进行校验，以保证接线的正确性。因此，在新安装的互感器投运或互感器检修时，利用极性试验法检验互感器接线的正确性，已是变电站试验维护工作人员必不可少的工作程序。传统的电磁式互感器利用干电池点极性试验法，通过直流指示表可以直观地观察出互感器的极性。电子式互感器采用了新原理，有的不存在原边和副边两个线圈，有的模拟量二次输出也不存在，只是数字量的网络报文输出，电子式互感器已经不再适用利用传统的极性试验方法对其极性进行校验，而需要一种新的系统或装置来对其进行极性校验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效对电子式互感器进行极性试验的系统。
不同种类的电子式互感器采用不同的原理实现电流/电压的采集和变换，但给其施加脉冲电流/电压时，都会产生暂态过渡过程，如采用罗氏线圈的电子式电流互感器施加上升沿脉冲时，采集到的电流会有一个相应的上升随后回复到原状态的过程，通过波形比较上升暂态过程与所加脉冲之间的关系可以判断出电子式互感器一次侧的接线情况，从而验证其极性。在PC机或便携式电脑上开发一套电子式互感器报文波形显示工具，将采样值报文通过网络接入PC机，利用继保测试仪给电子式互感器一次侧施加一定的暂态电流/电压，即可在实验室或现场进行电子式互感器的极性试验。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电子式互感器极性试验系统，包括一台继保测试仪的一台控制计算机，其特征在于：所述继保测试仪与电子式互感器相连，所述电子式互感器与合并单元相连，所述合并单元与控制计算机相连，所述控制计算机内设置有：
报文解析模块，用于捕获并解析从合并单元输出的报文；所述报文解析模块利用网络底层的抓包工具，利用多线程技术编制可实时解析以太网报文的函数接口，并通过解析电子式互感器数据报文，以树形目录的结构，对电子式互感器中每个报文的属性、数据集以直观的形式解析；
图形显示模块，用于显示解析后的波形，所述图形显示模块通过解析电子式互感器的数据报文，利用多线程编程技术，将电子式互感器输出的实时数据动态的显示出来。
本发明同时提供一种上述电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将继保测试仪与电子式互感器相连接，电子式互感器与合并单元相连接，将合并单元与设置有报文解析模块和图形显示模块的控制计算机相接；
2)将继保测试仪设置在电子式电流互感器的直流电流或电子式电压互感器的直流电压输出，通过的开关S闭合后再断开过程，在计算机上会显示一定的波形图，根据继保测试仪与电子式互感器连接极性相同或不同时波形图的不同，判断出电子式互感器的极性。
本发明所达到的有益效果：
电子式互感器在脉冲电流/电压情况下，会体现出不同的暂态性能，但都有单向的上升或下降过程，捕获这一过程并显示波形就可判断电子式互感器一次接线的正反，反映电子式互感器极性的正负。本发明的电子式互感器极性试验系统利用控制计算机中报文解析模块与图形显示模块的功能，在实时性不高的操作系统下实现时间精准的报文捕获，并利用操作系统直观界面显示，给人直观的判断。
附图说明
图1是本发明中所用的IEC61850-9-1以太网帧格式图；
图2a是本发明中罗氏线圈电子式互感器结构图；
图2b是本发明中罗氏线圈电子式互感器极性试验接线图；
图3a是本发明中110kV罗氏线圈电子式电流互感器电流加入时试验效果图；
图3b是本发明中110kV罗氏线圈电子式电流互感器电流撤消时试验效果图；
图4a是本发明中法拉第磁光效应电子式电流互感器结构图；
图4b是本发明中法拉第磁光效应电子式电流互感器极性试验接线图；
图5a是本发明中电容分压式电子式电压互感器结构图；
图5b是本发明中电容分压式电子式电压互感器极性试验接线图；
图6a是本发明中普克尔电光效应电子式电压互感器结构图；
图6b是本发明中普克尔电光效应电子式电压互感器极性试验接线图；
图7中本发明的电子式互感器极性试验系统的工作过程流程图。
具体实施方式
本发明中所述控制计算机使用标准的抓包接口，对网络适配器进行正确设置后，网络上报文的捕获或发送可以达到微秒级，可以满足IEC61850-9-1/2对采样值报文的时延要求。
报文捕获后，按照报文的规范解析采样值数据，采样值报文可采用IEC61850-9-1格式。图1是本发明中所用的IEC61850-9-1以太网帧格式图；采样值报文包括基本数据集和状态数据集，每个报文可包含一个或多个基本数据集，但只能包含一个状态数据集。IEC61850-9-1的基本数据集采用了IEC60044-8数据集的定义，主要用于传递三相保护电流、零序电流、三相测量电流和三相相电压、零序电压、母线电压，同时还包含额定值和采样计数器等信息。状态数据集主要用于传递电子式互感器的工作状态及品质信息。报文解析模块主要对基本数据集中的7个电流和5个电压采样值进行分析，所述7个电流和5个电压采样值为带有一定比例系数的标幺值(基值为数据集中的额定值)。采样值换算到一次侧数据后可以得到电子式互感器采集到的电流/电压值，利用波形显示模块，将这些量值以波形显示出来，并对采样值进行分析。采样值波形与一次实际所施加的电量相比较就可以分析出电子式互感器的极性。试验时，电子式互感器一次所施加的电量远小于其额定值，输出很小，波形显示精度要高于电子式互感器的采集精度。利用波形显示模块，通过改变一次电量的大小或通断就可以对电子式互感器进行极性试验。
所述电子式互感器为罗氏线圈电子式电流互感器、电容分压的电压互感器、电感分压的电压互感器或采用光学原理的电子式互感器。
(1)罗氏线圈电子式电流互感器
图2a是本发明中罗氏线圈电子式互感器结构图，罗氏线圈电子式互感器结构原理是：线路从空心的罗氏线圈1穿过，当线路中电流发生变化时，在罗氏线圈1两端产生一个感应电压，然后通过感应电压的大小可以得出电流的变化率，从而得到相应的电流大小。电子式互感器在远端模块直接将罗氏线圈的电压转换为数字量，然后通过光信号传输到合并单元，合并单元进行处理后发送。
图2b是本发明中罗氏线圈电子式互感器极性试验接线图，继保测试仪将直流电流输出接入线路，开关S闭合表示有电流输出，S断开表示没有电流输出；电子式互感器输出的光信号经过合并单元接入计算机，通过报文解析工具实时监视波形的变化。如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，当S闭合后再断开时，会在监视工具上显示图2b中的波形，在S闭合时出现正的波形脉冲，S断开时出现负的波形脉冲。如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相反，则S闭合后再断开时，观察到的波形是图中波形的水平翻转，即S闭合时出现负脉冲，S断开时出现正脉冲。
图3a是本发明中110kV罗氏线圈电子式电流互感器电流加入时试验效果图；
图3b是本发明中110kV罗氏线圈电子式电流互感器电流撤消时试验效果图。
继保测试仪的正端接电子式互感器的P1，所加直流电流为10A，由图看出，此时可以判断出电子式电流互感器的P1和P2，极性试验效果明显。
(2)法拉第磁光效应电子式电流互感器
图4a是本发明中法拉第磁光效应电子式电流互感器结构图。
法拉第磁光效应电子式电流互感器结构原理是：磁光效应电子式电流互感器包括载流导线41、重火石玻璃42、准直透镜43、起偏器2和检偏器3。载流线路穿过重火石玻璃42等介质，在介质周围产生磁场，当线形偏振光通过磁场环境下的介质时，偏振光的方向发生旋转，检出偏振光的旋转角度就可得到磁场的大小，从而可得到产生磁场的相应电流的大小。传感器直接输出表示电流大小的光信号，不用转换就可接入合并单元。
图4b是本发明中法拉第磁光效应电子式电流互感器极性试验接线图。
与罗氏线圈电子式电流互感器极性试验的接线一样，而且操作步骤也一样，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，在S闭合再断开过程中出现图4b的波形，在S闭合时电流波形正向上升，上升到一定程度后保持不变；在S断开时，电流下降到0。如果极性相反，则出现波形与图4b中的波形水平镜像，即S闭合时，电流负向上升，然后保持不变；S断开时，电流回到0。
(3)电容分压式电子式电压互感器
图5a是本发明中电容分压式电子式电压互感器结构图。
电容分压式电子式电压互感器结构相对简单，包括它将高压经过电容分压器后得到一个较小的电压，经低压变压器变换后，直接通过数字处理电路进行转换出理，然后通过光信号发送给合并单元，再转发给需要的设备。
图5b是本发明中电容分压式电子式电压互感器极性试验接线图，在一次侧接入继电保护测试仪的电压输出，电子式电压互感器电压等级较高，继电保护测试仪尽可能提高电压输出，以使效果明显；二次侧将输出信号通过合并单元传输给便携式电脑，利用本发明中报文解析工具进行波形观察。如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，闭合S后，波形工具上会观察到一个较小的上升波形，然后保持不变；当S断开后，波形衰减到0。如果电子式互感器极性与上述情况相反，当S闭合后能在波形工具上观察到一个很大或接近极限值的正向电压波形，而且电压波形也是一条直线。用这种方法通过观察波形工具上电压波形的大小，可以方便的对电容分压式电子式互感器进行极性试验。
(4)普克尔电光效应电子式电压互感器
图6a是本发明中普克尔电光效应电子式电压互感器结构图。
普克尔电光效应电子式电压互感器包括电光晶体61、起偏器2和检偏器3，普克尔电光效应电子式电压互感器的原理是：电光晶体的折射率随外加电压成线形变化，检测通过电光晶体61的光所发生的折射角的大小可以得到相应的外加电压的大小，即测量电压的大小。普克尔电光效应电子式电压互感器直接输出表示电压大小的光信号给合并单元。
图6b是本发明中普克尔电光效应电子式电压互感器极性试验接线图。
与电容分压式电子式电压互感器极性试验的接线一样，操作步骤也完全相同，只是观察的波形不一样。如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，闭合S后，波形工具上会观察到一个较小的上升波形，然后保持不变；当S断开后，波形衰减到0。如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相反，S闭合后将在波形工具上观察到一个较小的负向上升波形，然后保持不变；当S断开后，波形衰减到0。
上述实施例不以任何方式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电子式互感器极性试验系统，包括一台继保测试仪和一台控制计算机，其特征在于：所述继保测试仪与电子式互感器一次系统相连，所述电子式互感器与合并单元通过光纤相连，所述合并单元与计算机通过网线相连，所述控制计算机内设置有：
报文解析模块，用于捕获并解析从合并单元输出的报文；所述报文解析模块利用网络底层的抓包工具，利用多线程技术编制可实时解析以太网报文的函数接口，并通过解析电子式互感器数据报文，以树形目录的结构，对电子式互感器中每个报文的属性、数据集以直观的形式解析；
图形显示模块，用于显示解析后的波形，所述图形显示模块通过解析电子式互感器的数据报文，利用多线程编程技术，将电子式互感器输出的实时数据动态的显示出来。
2.根据权利要求1所述的电子式互感器极性试验系统，其特征在于：所述电子式互感器为罗氏线圈电子式电流互感器、电容分压的电压互感器、电感分压的电压互感器或采用光学原理的电子式互感器中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的电子式互感器极性试验系统，其特征在于：所述报文解析模块中的采样值报文包括一个或多个基本数据集和一个状态数据集，所述基本数据集用于传递三相保护电流、零序电流、三相测量电流和三相相电压、零序电压、母线电压，同时还包含额定值和采样计数器信息；状态数据集用于传递电子式互感器的工作状态及品质信息。
4.使用权利要求1所述的电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将继保测试仪与电子式互感器一次端相连接，电子式互感器与合并单元相连接，将合并单元与设置有报文解析模块和图形显示模块的控制计算机相接；
2)将继保测试仪设置在电子式电流互感器的直流电流或电子式电压互感器的直流电压输出，通过的开关S闭合后再断开过程，在计算机上会显示一定的波形图，根据继保测试仪与电子式互感器连接极性相同或不同时波形图的不同，判断出电子式互感器的极性。
5.使用权利要求4所述的电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述电子式互感器为罗氏线圈电子式电流互感器，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，当S闭合后再断开时，在S闭合时出现正的波形脉冲，S断开时出现负的波形脉冲，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性相反，则S闭合后再断开时，S闭合时出现负脉冲，S断开时出现正脉冲。
6.使用权利要求4所述的电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述电子式互感器为法拉第磁光效应电子式电流互感器，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，在S闭合时电流波形正向上升，上升到一定程度后保持不变；在S断开时，电流下降到0，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相反，则S闭合时，电流负向上升，然后保持不变；S断开时，电流回到0。
7.使用权利要求4所述的电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述电子式互感器为电容分压式电子式电压互感器，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，闭合S后，波形为一个较小的上升，然后保持不变；当S断开后，波形衰减到0，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相反，当S闭合后能在波形工具上观察到一个很大或接近极限值的正向电压波形，而且电压波形也是一条直线。
8.使用权利要求4所述的电子式互感器极性试验系统的极性试验方法，其特征在于：在所述步骤2)中，所述电子式互感器为普克尔电光效应电子式电压互感器，如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相同，闭合S后，波形为一个较小的上升，然后保持不变，当S断开后，波形衰减到0；如果电子式互感器极性与继保测试仪极性连接相反，S闭合后波形为一个较小的负向上升，然后保持不变；当S断开后，波形衰减到0。
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