CN103389431A - 一种智能变电站带负荷综合试验装置 - Google Patents

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王瑞
徐向东
赵深
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郑开
梅照赛
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郑圣
林建达
杨彬伦
李刚
刘辉乐
郑昌庭
王三桃
卢孔实
王坤烨
王琳
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陈培训
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汤耀景
石帅
吴旭光
郑娟娟
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State Grid Corp of China SGCC
Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Zhejiang Electric Power Co
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Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Zhejiang Electric Power Co
Power Construction of Wenzhou
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Abstract

本发明提供了一种智能变电站带负荷综合试验装置。包括：以太网接口单元、标准电压转换单元、标准电流转换单元、模拟/数字转换单元、信号处理单元、同步时钟单元。模拟的三相电压、三相电流分别经过所述的标准电压转换单元、标准电流转换单元后，由所述模拟/数字转换单元转换成电压数字信号、电流数字信号。所述同步时钟单元控制所述模拟/数字转换单元采样周期；所述以太网接口单元接收数字化采样报文。所述信号处理单元接收所述模拟/数字转换单元和所述以太网接口单元发送的数字信号并直接进行离散傅里叶变换，得到的频域向量可计算相对应的模拟和数字信号的有效值、向量等电量信号。

Description

一种智能变电站带负荷综合试验装置
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其是一种智能变电站带负荷综合试验装置。
背景技术
带负荷试验是变电站新上设备投入运行前的最后一项关键性试验，用于保障所述设备投入运行时的可靠、安全性。
在智能变电站中，包含分为过程层、间隔层、站控层。过程层的采集器或合并单元将电压、电流模拟信号进行采样转换为电压、电流数字信号，并按照IEC61850-9-2以太网报文标准将数字化采样报文通过光纤线路发送到间隔层智能电力监测装置（Intelligent Electronic Device，IED）如保护、测控和计量装置。所述间隔层设备只接收数字化采样报文，因此在智能变电站间隔层IED处无法进行带负荷试验，只能通过读取保护装置或网络监测装置的数据，根据经验判断带负荷后电压、电流相位的正确性。由以上可知，由于没有用于智能变电站带负荷试验的测试装置，因此至今智能变电站还没有一种有效的带负荷试验方法来保障变电站新上设备投入运行时的可靠、安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能变电站带负荷综合试验装置，以实现智能变电站的电负荷试验方法，以保障智能变电站投运前的最后一道安全防线。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能变电站带负荷综合试验装置，包括：
以太网接口单元，用于接收以太网采样报文；
标准电压转换单元，用于接收三相电压模拟信号并将所述电压模拟信号转换为标准电压模拟信号；
标准电流转换单元，用于接收三相电流模拟信号并将所述电流模拟信号转换为标准电流模拟信号；
模拟/数字转换单元，分别与所述标准电压转换单元、所述标准电流转换单元相连接，用于接收所述标准电压转换单元输出的标准电压模拟信号并将其转换为电压数字信号；接收所述标准电流转换单元输出的标准电流模拟信号并将其转换为电流数字信号；
信号处理单元，分别与所述以太网接口单元、所述模拟/数字转换单元相连接，用于接收所述以太网接口单元采集的所述采样报文中的数字信号并进行离散傅里叶变换；接收所述模拟/数字转换单元输出的电压数字信号和电流数字信号并进行离散傅里叶变换；
同步时钟单元，与所述信号处理单元相连接，用于控制所述模拟/数字转换单元将所述电压模拟信号、电流模拟信号转换成所述电压数字信号、电流数字信号时的采样速度。
优选的：所述以太网接口单元具体为ST光纤以太网接口、SC光纤以太网接口或RJ45以太网接口。
优选的：所述标准电压转换单元具体包括高精度电阻和运放跟随器。
优选的：所述标准电流转换单元具体包括零磁通互感器和有源电流/电压。
优选的：所述模拟/数字转换单元具体为24位高精度采集模块。
优选的：所述信号处理单元具体为BF518嵌入式处理器。
优选的：所述同步时钟单元具体为DSP芯片。
优选的，还包括：人机交互单元，与所述信号处理单元相连，用于以人机交互的方式完成显示。
优选的：所述人机交互单元包括：工控机、显示器及键盘。
优选的：所述人机交互单元具体包括：LX-801A工控机、800*600TFT液晶显示器及工业键盘。
经由上述的技术方案可知，本发明提供了一种智能变电站带负荷综合试验装置。包括：以太网接口单元、标准电压转换单元、标准电流转换单元、模拟/数字转换单元、信号处理单元、同步时钟单元。模拟的三相电压、三相电流分别经过所述的标准电压转换单元、标准电流转换单元后，由所述模拟/数字转换单元接收并转换成电压数字信号、电流数字信号，其中，所述同步时钟单元控制所述模拟/数字转换单元的采样转换周期；所述以太网接口单元接收智能变电站中过程层发送的数字化采样报文，所述采样报文中包含电压、电流数字信号。所述信号处理单元接收所述模拟/数字转换单元发送的数字信号，接收所述以太网接口单元发送的数字信号并对所述两个数字信号序列直接进行离散傅里叶变换，得到的频域向量即可计算相对应的模拟和数字信号的有效值、向量、功率、功率因数、角度等电量信号。所述装置在精确获取负荷性模拟量和采样值（SV）数字量采集数据后，完成带负荷的试验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种智能变电站带负荷综合试验装置实施例1的结构示意图。
图2为本发明提供的一种智能变电站带负荷综合试验装置实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1示出了本发明实施例提供的一种智能变电站带负荷综合试验装置实施例1的结构示意图，包括：以太网接口单元104、标准电压转换单元101、标准电流转换单元102、模拟/数字转换单元103、信号处理单元106、同步时钟单元105。
以太网接口单元104，用于接收以太网采样报文；
以太网采样报文利用IEC61850-9-1、IEC61850-9-2标准，用来传输电压、电流采样值。所述采样报文为数字报文格式。
标准电压转换单元101，用于接收三相电压模拟信号并将所述电压模拟信号转换为标准电压模拟信号；
标准电流转换单元102，用于接收三相电流模拟信号并将所述电流模拟信号转换为标准电流模拟信号；
模拟/数字转换（A/D）单元103，分别与所述标准电压转换单元101、所述标准电流转换单元102相连接，用于接收所述标准电压转换单元101输出的标准电压模拟信号并将其转换为电压数字信号；接收所述标准电流转换单元102输出的标准电流模拟信号并将其转换为电流数字信号；
所述A/D单元103用于将模拟信号进行采样转换为数字信号，采样过程中由所述时钟同步单元105发出的时钟信号进行采样速度控制。
信号处理单元106，分别与所述以太网接口单元104、所述模拟/数字转换单元103相连接，用于接收所述以太网接口单元104采集的所述采样报文中的数字信号并进行离散傅里叶变换；接收所述模拟/数字转换单元103输出的电压数字信号和电流数字信号并进行离散傅里叶变换；
保存所述以太网接口单元104中6个通道采样计数器(SampleCount)从0到k*N-1（N为采样点数，k为采样周期数）的数据，所述采样数据中包含数字信号，其中采样计数器的0代表同步PPS过零时刻的采样值；所述模拟/数字转换单元103采样数据输出电压数字信号和电流数字信号。模拟/数字转换单元103和以太网接口单元104在相同的采样率和相同采样间隔下采集数据。所以，只要把采集到的两个数字信号序列直接DFT或准同步DFT，得到的频域向量即可计算相对应的模拟和数字信号的有效值、向量、功率、功率因数、角度等电量信号；
当频率不是50Hz时候，由于采样率和采样周期不整除会造成频率泄露。根据不同的实时性要求可采取不同的算法，当实时性要求小于4个周波时可以使用3阶准同步迭代；当实时性要求1秒左右时可以直接使用采样点修正。
同步时钟单元105，与所述信号处理单元106相连接，用于控制所述模拟/数字转换单元103将所述电压模拟信号、电流模拟信号转换成所述电压数字信号、电流数字信号时的采样速度。
同步时钟单元105能完成对控制A/D采样的秒脉冲和其他格式的时钟的无缝双向转换；
智能变电站过程层的合并单元和测试仪之间无同步信号时,只要合并单元从采样时刻到IEC61850报文发送时刻之间的时间延时是固定不变的，就可以通过插值法或时标法重现原始波形。实际上，测试仪的采样时标是可以精确控制，所以模拟通道的时标无需插值，只需要把数字信号的时标通过插值法和模拟信号对齐，就可以和同步法一样可以通过DFT、FFT等算法计算电参数。
实施例2
图2示出了本发明实施例提供的一种智能变电站带负荷综合试验装置实施例2的结构示意图，包括：以太网接口单元204、标准电压转换单元201、标准电流转换单元202、模拟/数字转换单元203、信号处理单元206、同步时钟单元205、人机交互单元207。
所述实施例2是在实施例1的基础上增加了人机交互单元207，所述人机交互单元207和信号处理单元206通过串口相连接，将所述信号处理单元206进行傅立叶转换后的信息直观地显示出来。所述人机交换单元包括：工控机、显示器及键盘。
所述工控机完成人机交互，以图形化的方式显示采样点波形、向量图、有效值、功率等信息。本地人机操作界面，也可以通过笔记本电脑程控操作，使得界面显示直观、操作简便。
对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能变电站带负荷综合试验装置，其特征在于，包括：
以太网接口单元，用于接收以太网采样报文；
标准电压转换单元，用于接收三相电压模拟信号并将所述电压模拟信号转换为标准电压模拟信号；
标准电流转换单元，用于接收三相电流模拟信号并将所述电流模拟信号转换为标准电流模拟信号；
模拟/数字转换单元，分别与所述标准电压转换单元、所述标准电流转换单元相连接，用于接收所述标准电压转换单元输出的标准电压模拟信号并将其转换为电压数字信号；接收所述标准电流转换单元输出的标准电流模拟信号并将其转换为电流数字信号；
信号处理单元，分别与所述以太网接口单元、所述模拟/数字转换单元相连接，用于接收所述以太网接口单元采集的所述采样报文中的数字信号并进行离散傅里叶变换；接收所述模拟/数字转换单元输出的电压数字信号和电流数字信号并进行离散傅里叶变换；
同步时钟单元，与所述信号处理单元相连接，用于控制所述模拟/数字转换单元将所述电压模拟信号、电流模拟信号转换成所述电压数字信号、电流数字信号时的采样速度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述以太网接口单元具体为ST光纤以太网接口、SC光纤以太网接口或RJ45以太网接口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准电压转换单元具体包括高精度电阻和运放跟随器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准电流转换单元具体包括零磁通互感器和有源电流/电压。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟/数字转换单元具体为24位高精度采集模块。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元具体为BF518嵌入式处理器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述同步时钟单元具体为DSP芯片。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：人机交互单元，与所述信号处理单元相连，用于以人机交互的方式完成显示。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述人机交互单元包括：
工控机、显示器及键盘。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述人机交互单元具体包括：LX-801A工控机、800*600TFT液晶显示器及工业键盘。
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