CN105388355A - 一种运用gps同步的地网分流矢量测试系统及测试方法 - Google Patents

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束龙
汪涛
程澜
范毅
刘建军
张露
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WUHAN DAYANG YITIAN TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明提供一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统及测试方法，所述测试系统包括主机单元和分流矢量测试单元，主机单元包括第一CPU及分别与第一CPU连接的第一GPS模块、第一无线数据传输模块、第一A/D转换模块、与第一A/D转换模块连接的第一电流传感器；分流矢量测试单元包括第二CPU及分别与第二CPU连接的第二GPS模块、第二无线数据传输模块、第二A/D转换模块、与第二A/D转换模块连接的第二电流传感器。本发明可完成变电站金属构架、电缆金属外护套对地网特性参数测试造成的分流矢量和进行测试，从而对现有标准规定的方法进行测量得到的接地阻抗、跨步电压、接触电压和电位分布等地网特性参数进行修正。

Description

一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及变电站大型地网金属构架以及电缆金属外护套接地，对地网参数测试分流影响的测试技术领域，具体是一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统及测试方法。
背景技术
地网分流系数是指流过变电站接地网的故障电流与短路点总故障电流的比值，是设计变电站接地电阻，计算地电位升、跨步电压和接触电压时必须考虑的重要参数。为了降低地网分流系数，变电站所连接的架空输电线路都应架设导电性能良好的避雷线且与变电站的接地网可靠连接，并逐级杆塔接地，着重降低靠近变电站的8-10基杆塔接地电阻，以增大避雷线的分流能力；变电站所连接的电缆线路，10kV系统电缆金属外护套两端都应可靠接地，35kV及以上电压等级系统电缆金属外护套应一端接地，全线敷设回流线，以增大电缆金属外护套分流能力，减小地网入地短路电流，在条件许可的情况下，地网分流系数可以达到30％。
特高压交、直流输电的系统的大型变电站(换流站)接地网覆盖面积大、结构复杂，为满足电网可靠运行的要求，需要尽量减小地网入地故障电流，增大架空输电避雷线和电缆金属外护套等分流能力，其大型构架的环流更为复杂，电磁环境更苛刻，精确进行地网分流系数测量更困难。而且按照标准规定的方法进行接地网特性参数测量时难以解开所有分流路径以消除其影响，使得测量的接地阻抗、跨步电压、接触电压和电位分布等小于实际值，造成重大系统误差，影响电网可靠运行。
完成建设的变电站，应测量地网分流系数，验证地网故障电流分布计算，为电网可靠运行提供更准确的计算数据基础。同时，根据地网分流参数，对现有标准规定的方法进行测量得到的接地阻抗、跨步电压、接触电压和电位分布等地网特性参数进行修正。
发明内容
本发明提供一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统和测试方法，完成变电站金属构架、电缆金属外护套对地网特性参数测试造成误差影响的分流矢量进行测试，从而对现有标准规定的方法进行测量得到的接地阻抗、跨步电压、接触电压和电位分布等地网特性参数进行修正。
本发明采用如下技术方案：
一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，包括主机单元和分流矢量测试单元；
所述主机单元，包括第一CPU及分别与第一CPU连接的第一GPS模块、第一无线数据传输模块、第一A/D转换模块，还包括与第一A/D转换模块连接的第一电流传感器，第一电流传感器用以检测试验电源的输出总电流；
所述分流矢量测试单元，包括第二CPU及分别与第二CPU连接的第二GPS模块、第二无线数据传输模块、第二A/D转换模块，还包括与第二A/D转换模块连接的第二电流传感器，第二电流传感器用以检测异地分流点的电流；
所述主机单元和所述分流矢量测试单元之间通过其内部的第一无线数据传输模块和第二无线数据传输模块进行数据交换；第一GPS模块和第二GPS模块分别为主机单元和分流矢量测试单元提供时间数据和秒脉冲沿。
如上所述的运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，所述主机单元和所述分流矢量测试单元内分别设有第一信号调理模块和第二号调理模块，主机单元内的第一信号调理模块连接在第一电流传感器和第一A/D转换模块之间，分流矢量测试单元内的第二号调理模块连接在第二电流传感器和第二A/D转换模块之间。
一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，包括如下步骤：
1)主机单元中的第一CPU通过第一无线数据传输模块向分流矢量测试单元中的第二CPU发送分流矢量测试命令及测试的开始时刻；
2)第一CPU和第二CPU分别通过第一GPS模块和第二GPS模块接收各自的时间数据和秒脉冲沿，到达约定的测试开始时刻，第一CPU和第二CPU利用秒脉冲沿分别启动第一A/D转换模块和第二A/D转换模块同时对第一电流传感器16和第二电流传感器26开始数据采集，其中第一电流传感器16用以检测试验电源的输出总电流，第二电流传感器26用以检测异地分流点的电流；
3)数据采集完成后，第一CPU(11)和第二CPU(21)分别进行数据分析和处理分别得到分流点的分流电流幅值和相位信息和测试总电流幅值和相位信息；
4)第一CPU(11)通过第一无线数据传输模块(13)接收第二CPU(21)得到的分流点的分流电流幅值和相位信息，并与第一CPU(11)得到的测试总电流幅值和相位信息分别进行比较，两者的幅值比就是分流比，两者的相位相减就是相位差，进而得到所测地网分流矢量的幅值和相位。
本发明的有益效果在于：
1、能够精确检测到各分流点的分流矢量电流信号，灵敏度高，为电网建设及运行提供准确可靠的数据基础；
2、能够根据所测试到的地网分流参数，对现有标准规定的方法进行测量得到的接地阻抗、跨步电压、接触电压和电位分布等地网特性参数进行修正。
3、利用GPS模块对主机单元和分流矢量测试单元同步授时，能够保证两端的数据采集起始时间精确同步，精度优于100ns。
附图说明
图1是本发明运用GPS同步的地网分流矢量测试系统其中一个实施例的结构示意图。
图中：10—主机单元，11—第一CPU，12—第一GPS模块，13—第一无线数据传输模块，14—第一A/D转换模块，15—第一信号调理模块，16—第一电流传感器；20—分流矢量测试单元，21—第一CPU，22—第一GPS模块，23—第一无线数据传输模块，24—第一A/D转换模块，25—第一信号调理模块，26—第一电流传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实施例所述的测试系统包括主机单元10和分流矢量测试单元20。
所述主机单元10，包括第一CPU11及分别与第一CPU11连接的第一GPS模块12、第一无线数据传输模块13、第一A/D转换模块14，还包括与第一A/D转换模块14连接的第一电流传感器16，第一电流传感器16用以检测试验电源E的输出总电流；
所述分流矢量测试单元20，包括第二CPU21及分别与第二CPU21连接的第二GPS模块22、第二无线数据传输模块23、第二A/D转换模块24，还包括与第二A/D转换模块24连接的第二电流传感器26，第二电流传感器26用以检测异地分流点F的电流；
所述主机单元10和所述分流矢量测试单元20之间通过其内部的第一无线数据传输模块13和第二无线数据传输模块23进行数据交换；第一GPS模块12和第二GPS模块22分别为主机单元10和分流矢量测试单元20提供时间数据和秒脉冲沿。
在本实施例中，所述主机单元10和所述分流矢量测试单元20内分别设有第一信号调理模块15和第二号调理模块25，主机单元10内的第一信号调理模块15连接在第一电流传感器16和第一A/D转换模块14之间，分流矢量测试单元20内的第二号调理模块25连接在第二电流传感器26和第二A/D转换模块24之间。第一信号调理模块15和第二号调理模块25在数据传输过程中完成数据程控放大、滤波、阻抗变换。
利用上述测试系统进行分流矢量测试的测试方法为：
首先，主机单元10中的第一CPU11通过第一无线数据传输模块13向分流矢量测试单元20中的第二CPU21发送分流矢量测试命令及测试的开始时刻；然后，第一CPU11和第二CPU21分别通过第一GPS模块12和第二GPS模块22接收各自的时间数据和秒脉冲沿，其精度优于100ns；到达约定的测试开始时刻，第一CPU11和第二CPU21利用秒脉冲沿分别启动各自的A/D转换模块同时开始数据采集，其中第一A/D转换模块14与第一电流传感器16连接，第二A/D转换模块24与第二电流传感器26连接，第一电流传感器16对试验电源E的输出总电流进行检测，第二电流传感器26对异地分流点F的电流进行检测；数据采集完成后，第一CPU11通过第一无线数据传输模块13接收第二CPU21得到的分流点的分流电流幅值和相位信息，并与第一CPU11得到的测试总电流幅值和相位信息分别进行比较，两者的幅值比就是分流比，两者的相位相减就是相位差，，进而得到所测地网分流矢量的幅值和相位。
在上述实施例中，第一GPS模块12和第二GPS模块22为测试系统提供时间数据和启动秒脉冲，保证第一电流传感器16和第二电流传感器26的测试起始时刻相同，实现同步检测，能够有效保证测试数据的精度，减小数据处理误差。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，其特征在于：包括主机单元(10)和分流矢量测试单元(20)；
所述主机单元(10)，包括第一CPU(11)及分别与第一CPU(11)连接的第一GPS模块(12)、第一无线数据传输模块(13)、第一A/D转换模块(14)，还包括与第一A/D转换模块(14)连接的第一电流传感器(16)，第一电流传感器(16)用以检测试验电源的输出总电流；
所述分流矢量测试单元(20)，包括第二CPU(21)及分别与第二CPU(21)连接的第二GPS模块(22)、第二无线数据传输模块(23)、第二A/D转换模块(24)，还包括与第二A/D转换模块(24)连接的第二电流传感器(26)，第二电流传感器(26)用以检测异地分流点的电流；
所述主机单元(10)和所述分流矢量测试单元(20)之间通过其内部的第一无线数据传输模块(13)和第二无线数据传输模块(23)进行数据交换；第一GPS模块(12)和第二GPS模块(22)分别为主机单元(10)和分流矢量测试单元(20)提供时间数据和秒脉冲沿。
2.如权利要求1所述的运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，其特征在于：所述主机单元(10)和所述分流矢量测试单元(20)内分别设有第一信号调理模块(15)和第二号调理模块(25)，主机单元(10)内的第一信号调理模块(15)连接在第一电流传感器(16)和第一A/D转换模块(14)之间，分流矢量测试单元(20)内的第二号调理模块(25)连接在第二电流传感器(26)和第二A/D转换模块(24)之间。
3.一种运用GPS同步的地网分流矢量测试系统，其特征在于包括如下步骤：
1)主机单元(10)中的第一CPU(11)通过第一无线数据传输模块(13)向分流矢量测试单元(20)中的第二CPU(21)发送分流矢量测试命令及测试的开始时刻；
2)第一CPU(11)和第二CPU(21)分别通过第一GPS模块(12)和第二GPS模块(22)接收各自的时间数据和秒脉冲沿，到达约定的测试开始时刻，第一CPU(11)和第二CPU(21)利用秒脉冲沿分别启动第一A/D转换模块(14)和第二A/D转换模块(24)同时对第一电流传感器(16)和第二电流传感器(26)开始数据采集，其中第一电流传感器(16)用以检测试验电源的输出总电流，第二电流传感器(26)用以检测异地分流点的电流；
3)数据采集完成后，第一CPU(11)和第二CPU(21)分别进行数据分析和处理分别得到分流点的分流电流幅值和相位信息和测试总电流幅值和相位信息；
4)第一CPU(11)通过第一无线数据传输模块(13)接收第二CPU(21)得到的分流点的分流电流幅值和相位信息，并与第一CPU(11)得到的测试总电流幅值和相位信息分别进行比较，两者的幅值比就是分流比，两者的相位相减就是相位差，进而得到所测地网分流矢量的幅值和相位。
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