CN103344830B - 一种合闸相位检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种合闸相位检测方法，应用DSP数字信号处理技术，通过高速A/D转换器对交流信号启动输出瞬间快速采集，采集半个多周期信号数据，采用时间测量相位法进行测试，从而大大提高继电保护测试仪合闸相位检测的精度及自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种新的继电保护测试仪合闸相位检测方法，属于继电保护测试仪检测技术领域。
背景技术
合闸角是施加于被测试继电器、保护及安全自动装置的交流激励量（电压或电流）在合闸瞬间的相位角。是继电保护测试仪暂态特性的一项重要参数。
继电保护测试仪合闸相位指标的检测，通常的做法是用一台示波器与被检测的继电保护测试仪相连接（接线如图1），示波器设置为：直流耦合、外触发方式、单次上升沿触发。检测时，用示波器记录被试装置的电压、电流波形，根据波形计算出合闸相位角?：
?=（20-x）/20×360°.............................(1)
式中：
x——合闸时间。
计算合闸相位角的误差=合闸相位角测量计算值-合闸相位角设定值
这种检测方法存在较大缺陷，一是操作繁杂，需手动设置、人工读数、人工计算，二是检测精度不高，需从模拟信号读出数据，并且受示波器的精度影响。因此，一种自动化、高精度的合闸相位检测新方法十分必要。
发明内容
本发明的目的是：针对继电保护测试仪合闸相位检测方法的现状，提供一种合闸相位检测方法，应用DSP（数字信号处理器）技术及计算机软件技术，通过高速A/D对交流信号启动输出瞬间快速采集，采集半个多周期信号数据，采用时间测量相位法进行测试，从而大大提高继电保护测试仪合闸相位检测的精度及自动化水平。
本发明的技术方案是：一种合闸相位检测方法，采用一种合闸相位检测系统采集处理信号，所述系统主要由电压取样电路、电流取样电路、信号调理电路、高速A/D转换器、DSP处理器、串口电路及PC机组成；电压取样电路及电流取样电路与信号调理电路之间电连接，信号调理电路与高速A/D转换器之间电连接，高速A/D转换器与DSP处理器之间电连接，DSP处理器经串口电路与PC机通信；其特征在于：
所述检测方法通过高速A/D转换器对交流信号启动输出瞬间快速采集，采集半个多周期信号数据，采用时间测量相位法进行测试；假设输出交流信号频率为50Hz，即信号周期T为20ms，采样周期TS为1us，即得出采样速率为1MHz，每个采样点对应0.018°，采集点数为15000点，相对于20ms的周期，采集数据已经大于半个周期，保证了过零点数据的采集；
并对高速采集电流数据采用从后往前方式寻找过零点Z点，过零分两种情况，一种是180°过零，即正向过零；另一种是360°过零，即负向过零，为了计算交流信号的估计初相位值，需要根据采样信号设定阈值K，，从采集数据中求得信号幅度A，设定相位阈值为0.5°，进而计算出K值，对采集数据点从Z点开始依次往前寻找，大于等于设定阈值的都满足要求，进而求得满足条件的采样点数N，据公式（2-1）（2-2）计算出估计初相位，Z点的趋势决定了估计初相位的计算公式：
180度过零则
（2-1）
即
360度过零则
（2-2）
即
因为θ为估计初相位值，要准确求得精确的初相位值，还需要在估计初相位值的基础上进行修正，通过实际响应信号采集数据曲线与计算估计初相位值θ曲线值对比的方式，实现M个采样点修正值，从而得到精确的初相位值：
（2-3）。
本发明的有益效果是：本发明的合闸相位检测方法具有如下优点：为继电保护测验仪合闸相位的检测提供了一种新的手段，检测精度达到0.018°，对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。
附图说明
附图1为通常的合闸相位检测方法接线图。
附图2为本发明中系统组成框图。
附图3为本发明中电流合闸波形示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
1、系统组成
系统主要由电压取样电路、电流取样电路、信号调理电路、16位高速并行A/D转换器、DSP处理器、串口电路及PC机组成，系统组成框图如图2所示。
2、测量原理
通过高速A/D转换器对交流信号启动输出瞬间快速采集，采集半个多周期信号数据，采用时间测量相位法进行测试。图3为电流合闸相位采集信号示意图。
设输出交流信号频率为50Hz，即信号周期T为20ms，采样周期TS为1MHz，即得出采样速率为1us，每个采样点对应0.018°，采集点数为15000点，相对于20ms的周期，采集数据已经大于半个周期，保证了过零点数据的采集。并对高速采集电流数据采用从后往前方式寻找过零点Z点。过零分两种情况，一种是180°过零（即正向过零）；另一种是360°过零（即负向过零）。为了计算交流信号的估计初相位值，需要根据采样信号设定阈值K，，容易从采集数据中求得信号幅度A，设定相位阈值为0.5°，进而计算出K值。对采集数据点从Z点开始依次往前寻找，大于等于设定阈值的都满足要求，进而求得满足条件的采样点数N，据公式（2-1）（2-2）计算出估计初相位。Z点的趋势决定了初相位的计算公式：
180度过零则
（2-1）
360度过零则
（2-2）
因为θ为计算估计初相位值，要准确求得精确的初相位值，还需要在估计初相位值的基础上进行修正。通过实际响应信号采集数据曲线与计算估计相位值θ曲线值对比的方式，实现M个采样点修正值，从而得到精确的交流信号初相位：
（2-3）
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (1)
1.一种合闸相位检测方法，采用一种合闸相位检测系统采集处理信号，所述系统主要由电压取样电路、电流取样电路、信号调理电路、高速A/D转换器、DSP处理器、串口电路及PC机组成；电压取样电路及电流取样电路与信号调理电路之间电连接，信号调理电路与高速A/D转换器之间电连接，高速A/D转换器与DSP处理器之间电连接，DSP处理器经串口电路与PC机通信；其特征在于：
所述检测方法通过高速A/D转换器对交流信号启动输出瞬间快速采集，采集半个多周期信号数据，采用时间测量相位法进行测试；假设输出交流信号频率为50Hz，即信号周期T为20ms，采样周期TS为1us，即得出采样速率为1MHz，每个采样点对应0.018°，采集点数为15000点，相对于20ms的周期，采集数据已经大于半个周期，保证了过零点数据的采集；
并对高速采集电流数据采用从后往前方式寻找过零点Z点，过零分两种情况，一种是180°过零，即正向过零；另一种是360°过零，即负向过零，为了计算交流信号的估计初相位值，需要根据采样信号设定阈值K，，从采集数据中求得信号幅度A，设定相位阈值为0.5°，进而计算出K值，对采集数据点从Z点开始依次往前寻找，大于等于设定阈值的都满足要求，进而求得满足条件的采样点数N，据公式（2-1）（2-2）计算出估计初相位，Z点的趋势决定了估计初相位的计算公式：
180度过零则
（2-1）
即
360度过零则
（2-2）
即
因为θ为估计初相位值，要准确求得精确的初相位值，还需要在估计初相位值的基础上进行修正，通过实际响应信号采集数据曲线与计算估计初相位值θ曲线值对比的方式，实现M个采样点修正值，从而得到精确的初相位值：
（2-3）。
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