CN107024632A - 多测点不同录波设备同步装置及同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多测点不同录波设备同步装置及同步方法，很好地解决了不同测点录波器的同步录波问题。通过将波形发生器（11）所发出的波形设置成由N个连续的三角波、N个连续的方波和N个连续的正弦波顺次组合的形式，并将该装置输出的特殊电压信号接入至各个录波设备的一个电压通道，单个录波设备自然实现的录波数据与特殊电压信号的时间轴同步，再通过比对不同的设备记录的特殊电压信号，从而实现不同录波设备录波数据的时间轴同步。实现多了测点、不同录波设备的录波数据的同步，很好地解决了不同测点同步录波的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种在多测点下不同录波设备进行录波时，能使不同测点的录波设备进行同步录波的装置及其同步方法，适用于对不同厂家和不同采样频率的录波设备所记录的波形进行同步处理。
背景技术
在电力系统测试和试验过程中，电气量的测量是其中最为关键的环节。在一般的电力系统测试和试验中，测点数量较多，录波设备的测量通道有限，往往需要使用多台设备同时进行录波，而多台设备的同时使用，会存在不同测点录波不同步的问题，录波不同步又会导致试验结果出现偏差。目前，解决多台录波设备的同步方法主要有两种：（1）外接GPS对时装置：该方法需要每台录波装置均加装外置对时装置，会使实验成本增大，同时，由于不同GPS装置也可能存在由于卫星信号强弱引起的对时误差，最终还会导致测试结果的不准确。（2）统一外部触发：该方法将全部录波设备的触发源设为同一电压或电流信号源，所有设备的触发条件设置一致，当达到触发条件时，全部设备同时录波；但由于不同录波设备的采样精度不完全一致，导致各设备录波的起始点不一致，仍然没有很好地解决各设备录波数据不同步的问题。
发明内容
本发明提供了一种多测点不同录波设备同步装置及同步方法，很好地解决了不同测点录波器的同步录波技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种多测点不同录波设备同步装置，包括高压侧电压互感器、低压侧电压互感器、高压侧出线电流互感器、第一低压侧出线电流互感器、第二低压侧出线电流互感器、第一录波器、第二录波器、第三录波器、波形发生器和工控机，第一低压侧出线电流互感器上连接有集电线路，第二低压侧出线电流互感器上连接有动态无功补偿装置，高压侧出线电流互感器的三相电流信号端分别对应与第一录波器的三个电流信号输入端连接在一起，高压侧电压互感器的三相电压信号端分别对应与第一录波器的三个电压信号输入端连接在一起，第一低压侧出线电流互感器的三相电流信号端分别对应与第二录波器的三个电流信号输入端连接在一起，低压侧电压互感器的三相电压信号端分别对应与第二录波器的三个电压信号输入端连接在一起，第二低压侧出线电流互感器的三相电流信号端分别对应与第三录波器的三个电流信号输入端连接在一起，低压侧电压互感器的三相电压信号端分别对应与第三录波器的三个电压信号输入端连接在一起，波形发生器分别与第一录波器的电压信号输入端、第二录波器的电压信号输入端和第三录波器的电压信号输入端连接在一起；第一录波器的数据输出端、第二录波器的数据输出端和第三录波器的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机连接在一起。
波形发生器是由三角波信号发生器、方波信号发生器、正弦波信号发生器、三个金属-氧化物半导体场效应晶体管、信号控制器和信号输出电阻组成的；三角波信号发生器与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管串联组成的支路、方波信号发生器与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管串联组成的支路和正弦波信号发生器与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管串联组成的支路是并联连接在一起的，三条支路并联后的两端上连接有信号输出电阻，第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端分别与信号控制器连接在一起。
一种多测点不同录波设备的同步方法，包括以下步骤：
第一步、将三角波信号发生器与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管串联后组成的支路、方波信号发生器与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管串联后组成的支路和正弦波信号发生器与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管串联后组成的支路并联在一起，在三条支路并联后的两端上连接信号输出电阻，将第一金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管的控制端分别与信号控制器连接在一起；将信号输出电阻的两端分别与第一录波器的电压信号输入端、第二录波器的电压信号输入端和第三录波器的电压信号输入端连接在一起；将第一录波器的数据输出端、第二录波器的数据输出端和第三录波器的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机连接在一起；
第二步、将三角波发生器的输出波形周期、方波发生器的输出波形周期和正弦波发生器的输出波形周期均设置为20毫秒，将三角波发生器的输出波形幅值、方波发生器的输出波形幅值和正弦波发生器的输出波形幅值均设置为5伏；信号控制器按波形组合规律产生门极驱动信号，使波形发生器输出的波形组合规律为：第一波形周期由一个三角波、一个方波和一个正弦波顺次组合而成，第二波形周期由两个连续的三角波、两个连续的方波和两个连续的正弦波顺次组合而成，以此类推，第N波形周期由N个连续的三角波、N个连续的方波和N个连续的正弦波顺次组合而成，从第一个波形周期到第N个波形周期为一个完整循环周期；
第三步、启动波形发生器，第一录波器、第二录波器和第三录波器分别启动，并进行录波工作；
第四步、完成录波后，通过工控机观察第一录波器所记录的波形发生器所产生的基于波形组合规律的第一录波器特殊电压信号波形，通过工控机观察第二录波器所记录的波形发生器所产生的基于波形组合规律的第二录波器特殊电压信号波形，通过工控机观察第三录波器所记录的波形发生器所产生的基于波形组合规律的第三录波器特殊电压信号波形；将第一录波器特殊电压信号波形、第二录波器特殊电压信号波形和第三录波器特殊电压信号波形进行对比，并找出三个特殊电压信号波形的共同重合的首个完整波形周期；
第五步、将第四步找出的共同重合的首个完整波形周期中的第一个正弦波波形变化率最小点确定为第一录波器、第二录波器和第三录波器的共同录波基准点。
本发明利用特殊电压信号发生器，与单个录波设备的录波数据同步，再通过波形斜率对轴工具，实现多了测点、不同录波设备的录波数据的同步，有效解决了不同测点同步录波的问题；对于不同现场接线、不同数量录波器，仅需满足各录波器有一个电压通道与特殊电压信号发生器相连，即可实现不同测点的同步录波。
附图说明
图1为本发明的多测点不同录波设备同步装置现场接线示意图；
图2为本发明的波形发生器11的电路结构图；
图3为本发明的波形发生器11所发出的特殊电压信号波形图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细说明：
一种多测点不同录波设备同步装置，如图1所示，包括高压侧电压互感器1、低压侧电压互感器2、高压侧出线电流互感器5、第一低压侧出线电流互感器4、第二低压侧出线电流互感器7、第一录波器8、第二录波器9和第三录波器10，第一低压侧出线电流互感器4上连接有集电线路3，第二低压侧出线电流互感器7上连接有动态无功补偿装置6，高压侧出线电流互感器5的三相电流信号端分别对应与第一录波器8的三个电流信号输入端I 1、I 2、I 3连接在一起，高压侧电压互感器1的三相电压信号端分别对应与第一录波器8的三个电压信号输入端V 1、V 2、V 3连接在一起，第一低压侧出线电流互感器4的三相电流信号端分别对应与第二录波器9的三个电流信号输入端I 1、I 2、I 3连接在一起，低压侧电压互感器2的三相电压信号端分别对应与第二录波器9的三个电压信号输入端V 1、V 2、V 3连接在一起，第二低压侧出线电流互感器7的三相电流信号端分别对应与第三录波器10的三个电流信号输入端I 1、I 2、I 3连接在一起，低压侧电压互感器2的三相电压信号端分别对应与第三录波器10的三个电压信号输入端V 1、V 2、V 3连接在一起，如图2所示，三角波信号发生器13与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19串联组成的支路、方波信号发生器14与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16串联组成的支路和正弦波信号发生器15与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20串联组成的支路并联后的一端与信号输出电阻18的一端连接在一起，三角波信号发生器13与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19串联组成的支路、方波信号发生器14与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16串联组成的支路和正弦波信号发生器15与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20串联组成的支路并联后的另一端与信号输出电阻18的另一端连接在一起；第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20的控制端分别与波形发生器11的信号控制器17连接在一起；信号输出电阻18的两端分别与第一录波器8的电压信号输入端V 4、第二录波器9的电压信号输入端V 4和第三录波器10的电压信号输入端V 4连接在一起；第一录波器8的数据输出端、第二录波器9的数据输出端和第三录波器10的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机12连接在一起。
一种多测点不同录波设备的同步方法，包括以下步骤：
第一步、如图2所示，将三角波信号发生器13与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19串联组成的支路、方波信号发生器14与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16串联组成的支路和正弦波信号发生器15与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20串联组成的支路并联后的一端与信号输出电阻18的一端连接在一起，三角波信号发生器13与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19串联组成的支路、方波信号发生器14与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16串联组成的支路和正弦波信号发生器15与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20串联组成的支路并联后的另一端与信号输出电阻18的另一端连接在一起；第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）19的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）16的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）20的控制端分别与特殊电压信号发生器11的MOSFET信号控制器17连接在一起；信号输出电阻18的两端分别与第一录波器8的电压信号输入端V 4、第二录波器9的电压信号输入端V 4和第三录波器10的电压信号输入端V 4连接在一起；第一录波器8的数据输出端、第二录波器9的数据输出端和第三录波器10的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机12连接在一起；
第二步、将三角波发生器13的输出波形周期、方波发生器14的输出波形周期和正弦波发生器15的输出波形周期均设置为20毫秒，将三角波发生器13的输出波形幅值、方波发生器14的输出波形幅值和正弦波发生器15的输出波形幅值均设置为5伏；信号控制器17按波形组合规律产生门极驱动信号，使波形发生器11输出的波形组合规律为：第一波形周期由一个三角波、一个方波和一个正弦波顺次组合而成，第二波形周期由两个连续的三角波、两个连续的方波和两个连续的正弦波顺次组合而成，以此类推，第N波形周期由N个连续的三角波、N个连续的方波和N个连续的正弦波顺次组合而成，从第一个波形周期到第N个波形周期为一个完整循环周期，如图3所示；
第三步、启动波形发生器11，第一录波器8、第二录波器9和第三录波器10分别启动进行录波工作；
第四步、完成录波后，通过工控机12观察第一录波器8所记录的波形发生器11所产生的基于波形组合规律的第一录波器特殊电压信号波形，通过工控机12观察第二录波器9所记录的波形发生器11所产生的基于波形组合规律的第二录波器特殊电压信号波形，通过工控机12观察第三录波器10所记录的波形发生器11所产生的基于波形组合规律的第三录波器特殊电压信号波形，找出第一录波器特殊电压信号波形、第二录波器特殊电压信号波形和第三录波器特殊电压信号波形的共同重合的首个完整波形周期；
第五步、将第四步找出的第一录波器特殊电压信号波形的首个完整波形周期中的第一个正弦波波形变化率最小点定为第一录波器的录波基准点；将第四步找出的第二录波器特殊电压信号波形的首个完整波形周期中的第一个正弦波波形变化率最小点定为第二录波器的录波基准点；将第四步找出的第三录波器特殊电压信号波形的首个完整波形周期中的第一个正弦波波形变化率最小点定为第三录波器的录波基准点；
第六步、将第五步找出的第一录波器的录波基准点、第二录波器的录波基准点和第三录波器的录波基准点确定为多测点不同录波设备的同步基准点。
各录波器电压通道的正、负极分别并联在图2中对应的“+”和“-”插孔上。在工控机12中设置各录波器的波形斜率对轴工具软件，该软件根据波形特征，找出首个完整波形周期中的第一个正弦波波形，计算其波形变化率，选取波形变化率最小点作为对比基准点，将各录波器的特殊电压信号时间轴进行同步。由于各录波器的录波数据与其记录的特殊电压信号为自然同步，随即完成各录波器录波数据的时间轴同步。
以上是多测点不同录波设备同步装置及同步方法的典型使用举例，根据现场实际测试情况，对于现场所接录波设备数量的增减，以及录波设备所接测点位置的变化，本发明的多测点不同录波设备同步装置及同步方法均可适用。
Claims (3)
1.一种多测点不同录波设备同步装置，包括高压侧电压互感器（1）、低压侧电压互感器（2）、高压侧出线电流互感器（5）、第一低压侧出线电流互感器（4）、第二低压侧出线电流互感器（7）、第一录波器（8）、第二录波器（9）、第三录波器（10）、波形发生器（11）和工控机（12），第一低压侧出线电流互感器（4）上连接有集电线路（3），第二低压侧出线电流互感器（7）上连接有动态无功补偿装置（6），高压侧出线电流互感器（5）的三相电流信号端分别对应与第一录波器（8）的三个电流信号输入端连接在一起，高压侧电压互感器（1）的三相电压信号端分别对应与第一录波器（8）的三个电压信号输入端连接在一起，第一低压侧出线电流互感器（4）的三相电流信号端分别对应与第二录波器（9）的三个电流信号输入端连接在一起，低压侧电压互感器（2）的三相电压信号端分别对应与第二录波器（9）的三个电压信号输入端连接在一起，第二低压侧出线电流互感器（7）的三相电流信号端分别对应与第三录波器（10）的三个电流信号输入端连接在一起，低压侧电压互感器（2）的三相电压信号端分别对应与第三录波器（10）的三个电压信号输入端连接在一起，其特征在于，波形发生器（11）分别与第一录波器（8）的电压信号输入端、第二录波器（9）的电压信号输入端和第三录波器（10）的电压信号输入端连接在一起；第一录波器（8）的数据输出端、第二录波器（9）的数据输出端和第三录波器（10）的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机（12）连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种多测点不同录波设备同步装置，其特征在于，波形发生器（11）是由三角波信号发生器（13）、方波信号发生器（14）、正弦波信号发生器（15）、三个金属-氧化物半导体场效应晶体管、信号控制器（17）和信号输出电阻（18）组成的；三角波信号发生器（13）与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（19）串联组成的支路、方波信号发生器（14）与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（16）串联组成的支路和正弦波信号发生器（15）与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（20）串联组成的支路是并联连接在一起的，三条支路并联后的两端上连接有信号输出电阻（18），
第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（19）的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（16）的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（20）的控制端分别与信号控制器（17）连接在一起。
3.一种多测点不同录波设备的同步方法，包括以下步骤：
第一步、将三角波信号发生器（13）与第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（19）串联后组成的支路、方波信号发生器（14）与第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（16）串联后组成的支路和正弦波信号发生器（15）与第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（20）串联后组成的支路并联在一起，在三条支路并联后的两端上连接信号输出电阻（18），将第一金属-氧化物半导体场效应晶体管（19）的控制端、第二金属-氧化物半导体场效应晶体管（16）的控制端和第三金属-氧化物半导体场效应晶体管（20）的控制端分别与信号控制器（17）连接在一起；将信号输出电阻（18）的两端分别与第一录波器（8）的电压信号输入端、第二录波器（9）的电压信号输入端和第三录波器（10）的电压信号输入端连接在一起；将第一录波器（8）的数据输出端、第二录波器（9）的数据输出端和第三录波器（10）的数据输出端分别与用于波形斜率对轴的工控机（12）连接在一起；
第二步、将三角波发生器（13）的输出波形周期、方波发生器（14）的输出波形周期和正弦波发生器（15）的输出波形周期均设置为20毫秒，将三角波发生器（13）的输出波形幅值、方波发生器（14）的输出波形幅值和正弦波发生器（15）的输出波形幅值均设置为5伏；信号控制器（17）按波形组合规律产生门极驱动信号，使波形发生器（11）输出的波形组合规律为：第一波形周期由一个三角波、一个方波和一个正弦波顺次组合而成，第二波形周期由两个连续的三角波、两个连续的方波和两个连续的正弦波顺次组合而成，以此类推，第N波形周期由N个连续的三角波、N个连续的方波和N个连续的正弦波顺次组合而成，从第一个波形周期到第N个波形周期为一个完整循环周期；
第三步、启动波形发生器（11），第一录波器（8）、第二录波器（9）和第三录波器（10）分别启动，并进行录波工作；
第四步、完成录波后，通过工控机（12）观察第一录波器（8）所记录的波形发生器（11）所产生的基于波形组合规律的第一录波器特殊电压信号波形，通过工控机（12）观察第二录波器（9）所记录的波形发生器（11）所产生的基于波形组合规律的第二录波器特殊电压信号波形，通过工控机（12）观察第三录波器（10）所记录的波形发生器（11）所产生的基于波形组合规律的第三录波器特殊电压信号波形；将第一录波器特殊电压信号波形、第二录波器特殊电压信号波形和第三录波器特殊电压信号波形进行对比，并找出三个特殊电压信号波形的共同重合的首个完整波形周期；
第五步、将第四步找出的共同重合的首个完整波形周期中的第一个正弦波波形变化率最小点确定为第一录波器（8）、第二录波器（9）和第三录波器（10）的共同录波基准点。
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