CN105203983B - 基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，包括一次升流电路、高精度交/直流AD采集电路、标准互感器、I/U变换器、主控CPU模块、数字量采集模块，待校验电子式互感器本体通过光纤依次与标准互感器、一次升流电路相串联，标准互感器通过I/U变换器与高精度交流AD采集电路相连接，一次升流电路与高精度直流AD采集电路相连接，高精度交、直流AD采集电路分别与主控CPU模块相连接，合并单元通过数字量采集模块与主控CPU模块相连接，主控CPU模块还发出同步信号给高精度交流AD采集电路、数字量采集模块。本发明便于对UPFC内的互感器进行交直流校验，使用方便，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置。
背景技术
柔性交流输电技术是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术，能够增强交流电网的稳定性并降低电力传输的成本。该技术通过为电网提供感应或无功功率从而提高输电质量和效率。
统一潮流控制器（UPFC）是一种功能最强大、特性最优越的新一代柔性交流输电装置，也是迄今为止通用性最好的FACTS装置，其综合了FACTS元件的多种灵活控制手段，它包括了电压调节、串联补偿和移相等所有能力，它可以同时并非常快速的独立控制输电线路中有功功率和无功功率，UPFC可以控制线路的潮流分布，有效地提高电力系统的稳定性。
统一潮流控制器（UPFC）一般都是采用电子式互感器作为其采样装置将系统的交直流信号通过采集器传输给后端的控制、保护、测量等设备，所以其电子式互感器输出是包含了交流信号以及直流信号，并且由于其控制系统的特殊性所要求的采样速率比原有的电子式互感器高出很多，其传输协议也有高速串行与高速以太网两种输出方式。
目前，电子式互感器校验仪一般都是以交流电子式互感器作为其测试对象，其的采样速率也较低，而对于直流电子式互感器的校验设备由于受制于采样技术以及协议的一致性等问题，基本都是采用开环测试的方式，这种方式并不能真正完成统一潮流控制器（UPFC）中电子式互感器的校验工作。所以，迫切需要一种电子式互感器校验仪能够同时兼容交流、直流电子式互感器的校验工作，并形成闭环测试系统，为统一潮流控制器（UPFC）的推进服务，是当前急需解决的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服现有的采用开环测试的方式校验UPFC中电子式互感器，不能真正完成校验工作，无法兼容交流、直流电子式互感器的校验工作的问题。本发明的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，采用一次升流电路产生测试所需的大电流，可在不同比率点测试UPFC内交直流电子式互感器准确度，依托标准互感器作为基准进行高精度模拟量采集，通过高精度低温度系数的无感取样电阻实现I/V精密转换，通过二次输出小电压信号即可反映真实一次施加电流量，大大降低了对一次侧信号源的精度要求，降低了难度便于系统实现，具有良好的应用前景。
为了解决达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：包括一次升流电路、高精度直流AD采集电路、标准互感器、I/U变换器、高精度交流AD采集电路、主控CPU模块、数字量采集模块和上位机，统一潮流控制器内的待校验电子式互感器本体通过光纤依次与标准互感器、一次升流电路的输入端相串联，所述标准互感器的输出端通过I/U变换器与高精度交流AD采集电路的输入端相连接，所述一次升流电路的输出端与高精度直流AD采集电路的输入端相连接，所述高精度交流AD采集电路、高精度直流AD采集电路的输出端分别与主控CPU模块的采样输入端相连接，所述数字量采集模块的输入端与统一潮流控制器内的合并单元相连接，所述数字量采集模块的输出端与主控CPU模块的数字量输入端相连接，所述主控CPU模块还发出同步信号给高精度交流AD采集电路、数字量采集模块，所述主控CPU模块与上位机进行数据通信。
前述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述数字量采集模块的输入端通过串行数据总线、以太网数据总线与统一潮流控制器内的合并单元相连接，所述数字量采集模块内设有FPGA芯片。
前述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述主控CPU模块采用内含有高精度恒温晶振的CPU，型号为MPC8247的PowerPC处理器。
前述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述I/U变换器内设有卡玛片式无感电阻，实现I/U变换。
前述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述高精度直流AD采集电路采用18位AD7690芯片进行高速采集直流模拟量数据。
前述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述高精度交流AD采集电路采用24位ADS1271芯片进行高速采集交流模拟量数据。
本发明的有益效果是：本发明的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，采用一次升流电路产生测试所需的大电流，可在不同比率点测试UPFC内交直流电子式互感器准确度，依托标准互感器作为基准进行高精度模拟量采集，通过高精度低温度系数的无感取样电阻实现I/V精密转换，通过二次输出小电压信号即可反映真实一次施加电流量，大大降低了对一次侧信号源的精度要求，降低了难度便于系统实现，并具有以下特点：
（1）集成常规电子式互感器校验仪的所有功能，增加了直流精度测试，将电子式互感器的交直流测试全部纳入到测试系统当中，便于UPFC内电子式互感器的校验；
（2）采用24位高精度A/D转换芯片提高整系统的交流采样精度、采用18位逐次逼近A/D转换芯片提高整个系统的直流采样精度，提高采样精度；
（3）实时性，采用嵌入式实时操作系统，使得整个系统具有很强的实时性；
（4）同步性，采用恒温晶振作为整个系统统一的时标，以提高同步信号、串行数据、以太网数据的同步精度。
附图说明
图1是本发明的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置的系统框图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，采用嵌入式实时操作系统，使得整个系统具有很强的实时性，采用一次升流电路产生测试所需的大电流，可在不同比率点测试UPFC内交直流电子式互感器准确度，依托标准互感器作为基准进行高精度模拟量采集，通过高精度低温度系数的无感取样电阻实现I/V精密转换，通过二次输出小电压信号即可反映真实一次施加电流量，大大降低了对一次侧信号源的精度要求，降低了难度便于系统实现，如图1所示，包括一次升流电路、高精度直流AD采集电路、标准互感器、I/U变换器、高精度交流AD采集电路、主控CPU模块、数字量采集模块和上位机，统一潮流控制器内的待校验电子式互感器本体通过光纤依次与标准互感器、一次升流电路的输入端相串联，标准互感器的输出端通过I/U变换器与高精度交流AD采集电路的输入端相连接，一次升流电路的输出端与高精度直流AD采集电路的输入端相连接，高精度交流AD采集电路、高精度直流AD采集电路的输出端分别与主控CPU模块的采样输入端相连接，数字量采集模块的输入端与统一潮流控制器内的合并单元相连接，数字量采集模块的输出端与主控CPU模块的数字量输入端相连接，主控CPU模块还发出同步信号给高精度交流AD采集电路、数字量采集模块，同步信号负责对交流模拟量采集、串行数据采集、以太网数据采集模块打上统一的时间基准，保证整系统所有数字化过程的时域同步精度，主控CPU模块与上位机进行数据通信，上位机完成所有信号的处理，通过完善的交流和直流分量提取算法，分别计算标准源和被测试对象的直流有效值，基波有效值，相位角，谐波有效值和相位，分析出校验试验所需的直流准确度、交流准确度、谐波特性等准确度参数，通过时域的时标消抖处理和对比分析，得到被测对象的延时时间、数字量离散、阶跃上升时间等时间特性参数。
所述数字量采集模块的输入端通过串行数据总线、以太网数据总线与统一潮流控制器内的合并单元相连接，所述数字量采集模块内设有FPGA芯片。
所述主控CPU模块采用内含有高精度恒温晶振的CPU，型号为MPC8247的PowerPC处理器，其的稳定性和运算速度得到可靠保证，采用恒温晶振型号为JKOC36A-50MhZ，精度等级0.001PPM，以确保数据源的时域稳定。
所述I/U变换器内设有卡玛片式无感电阻，实现I/U变换。
所述高精度直流AD采集电路采用18位AD7690芯片进行高速采集直流模拟量数据，所述高精度交流AD采集电路采用24位ADS1271芯片进行高速采集交流模拟量数据，采用24位高精度A/D转换芯片提高整系统的交流采样精度、采用18位逐次逼近A/D转换芯片提高整个系统的直流采样精度，提高采样精度。
本发明是通过采集标准互感器的交流电流模拟信号与直流电压信号作为整系统的采样基准，测试获得统一潮流控制器（UPFC）系统中电子式互感器本体的交直流的采样精度，并通过交流测试获得电子式互感器整系统的采样延时，通过直流阶跃响应能力测试获得直流的暂态特性指标，从而测试获得统一潮流控制器（UPFC）系统中电子式互感器的整体参数指标。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：包括一次升流电路、高精度直流AD采集电路、标准互感器、I/U变换器、高精度交流AD采集电路、主控CPU模块、数字量采集模块和上位机，统一潮流控制器内的待校验电子式互感器本体通过光纤依次与标准互感器、一次升流电路的输入端相串联，所述标准互感器的输出端通过I/U变换器与高精度交流AD采集电路的输入端相连接，所述一次升流电路的输出端与高精度直流AD采集电路的输入端相连接，所述高精度交流AD采集电路、高精度直流AD采集电路的输出端分别与主控CPU模块的采样输入端相连接，所述数字量采集模块的输入端与统一潮流控制器内的合并单元相连接，所述数字量采集模块的输出端与主控CPU模块的数字量输入端相连接，所述主控CPU模块还发出同步信号给高精度交流AD采集电路、数字量采集模块，所述主控CPU模块与上位机进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述数字量采集模块的输入端通过串行数据总线、以太网数据总线与统一潮流控制器内的合并单元相连接，所述数字量采集模块内设有FPGA芯片。
3.根据权利要求1所述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述主控CPU模块采用内含有高精度恒温晶振的CPU，型号为MPC8247的PowerPC处理器。
4.根据权利要求1所述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述I/U变换器内设有卡玛片式无感电阻，实现I/U变换。
5.根据权利要求1所述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述高精度直流AD采集电路采用18位AD7690芯片进行高速采集直流模拟量数据。
6.根据权利要求1所述的基于混合采样的柔性交直流电子式互感器校验装置，其特征在于：所述高精度交流AD采集电路采用24位ADS1271芯片进行高速采集交流模拟量数据。
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