CN108508398A - 一种多通道电流互感器暂态误差测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，包括主控制装置和远程采集模块；主控制装置与多个被测模拟输出电流互感器、多个被测电子式电流互感器及基准分流器连接用于采集电流互感器信号及基准分流器信号，主控制装置将采集的数据发送至上位机。通过远程采集模块采集基准分流器信号，主控制装置采集电流互感器信号，同时利用硬件触发同步采样方式，可实现对模拟输出电流互感器和电子式电流互感器的暂态误差进行测试。本装置可以实现对多台传统模拟量电流互感器和电子式电流互感器进行同时测试。

Description

一种多通道电流互感器暂态误差测试装置

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域的暂态误差测试技术，特别涉及一种电力行业用电流互感器暂态误差测试装置。

背景技术

在电力系统中,电流互感器是重要的测量和保护设备。为确保电网继电保护系统正确快速动作,对电网执行安全保护,要求电流互感器具有瞬变响应性能。电流互感器暂态误差是对这种瞬变性能的直接体现。电流互感器暂态过程描述了电网短路瞬间电流互感器的状态,电流互感器暂态误差的大小对电网安全运行具有重要的意义。

目前，电流互感器的暂态误差测试只能在西安高压电器研究院进行测试，通过冲击发电机提供试验所需的大电流，从而对电流互感器的暂态性能进行考核。现有的暂态误差测试装置测试效率低，施加一次暂态电流只能够测试一台电流互感器的暂态误差，但部分智能隔离断路器集成了多台电子式电流互感器，因而需要多次施加暂态电流进行测试，对基于冲击发电机原理的暂态电流源带来的损耗较大。与此同时现有的暂态测试装置的功能只能单独测试电子式互感器或单独测试传统模拟量输出的互感器的暂态误差，无法同时测量电子式和传统模拟量输出的互感器。

为了延长冲击发电机使用寿命，提高暂态误差测试效率，需要一种能够同时测试多台电流互感器包括电子式与模拟量输出的互感器暂态误差的测试装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，旨在解决目前电流互感器暂态误差的测试效率低下的问题。

为了达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，包括主控制装置和远程采集模块；主控制装置与多个被测模拟输出电流互感器、多个被测电子式电流互感器及基准分流器连接用于采集电流互感器信号及基准分流器信号，主控制装置将采集的数据发送至上位机；每个被测电子式互感器通过一个合并单元与主控制装置连接；基准分流器通过远程采集装置与主控制装置连接；被测模拟输出电流互感器、被测电子式电流互感器及基准分流器均由一台冲击发电机提供试验所需的大电流。

作为本发明进一步改进，所述的主控制装置包括一个主控处理器、至少两个高速模拟采样模块及一个数字采集电路模块；

所述的主控处理器通过数据总线和同步信号线与至少两个第一高速模拟采样模块及至少一个数字采集电路模块相连接；主控处理器通过同步信号光纤和通信光纤与远程采集模块相连接；

每个第一高速模拟采样模块通过二次电缆与一个被测模拟输出电流互感器连接；

每个数字采集电路模块连接至少两个合并单元，用于处理通过合并单元转换后的被测电子式电流互感器的数据。

作为本发明进一步改进，所述的远程采集模块包括远程处理器、同步信号发生电路、第二高速模拟采集模块及隔离电源；

所述的远程处理器，用于在接收到同步信号发生电路产生的同步信号后，将第二高速模拟采样模块转换后的基准分流器信号通过通讯光纤发送到主控处理器，同时将同步信号发生电路产生的同步信号通过同步光纤发送到主控处理器；

所述的同步信号发生电路，用于通过监测基准分流器源输入信号，获取冲击发电机动作时刻，并产生一个与该时刻同步的采样信号；

所述的第二高速模拟采样模块，用于将基准分流器的基准输入信号进行转换后，发送远程处理器；

所述的隔离电源，用于给远程采集模块提供电源。

作为本发明进一步改进，所述的第一高速模拟采样模块和第二高速模拟采样模块均包含一个高速AD采集电路和一个I/V转换器；模拟信号通过I/V转换器变换后，在高速AD采集电路进行数模转换，然后通过数据总线将数据发送到主控处理器。

作为本发明进一步改进，所述的高速AD采集电路还用于同步信号接收。

作为本发明进一步改进，所述的高速AD采集电路采样率大于等于1MHz，数据分辨率为16位。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过远程采集模块采集基准分流器信号，主控制装置采集电流互感器信号，同时利用硬件触发同步采样方式，可实现对模拟输出电流互感器和电子式电流互感器的暂态误差进行测试。其中，主控制装置与多个被测模拟输出电流互感器、多个被测电子式电流互感器及基准分流器连接，可以同时测量多路模拟输出电流互感器和电子式电流互感器；采用主控制装置和远程采集装置组合使用方式，可以实现对基准分流器在高压侧进行直接数据采集，数据精度高。主控制装置和远程采集装置之间通过光纤进行通讯和同步信号传输，可以避免高压对主控制装置设备和测试人员造成伤害。

进一步，本发明的多通道暂态误差测量采用同步信号发生电路实现硬件触发后再进行同步采样，触发时间准确，无需长时间连续采集，降低了信号处理系统的负担。

进一步，远程采集装置采用锂电池作为隔离电源供电，使用寿命长，可反复充电使用。

进一步，本发明采用高速AD采样，采样速率大于等于1MHz，数据分辨率为16位，有利于提高暂态误差的测试精度。

附图说明

图1为本发明总体结构图示意图；

图2为本发明远程采集模块示意图；

图3为本发明高速模拟采样模块示意图；

图中各标号列示如下：

1-上位机；2-主控制装置；3-合并单元；4-合并单元；5-远程采集模块；6-被测模拟输出电流互感器；7-被测模拟输出电流互感器；8-被测电子式电流互感器；9-被测电子式电流互感器；10-基准分流器；11-冲击发电机。21-主控处理器；22-第一高速模拟采样模块；23-第一高速模拟采样模块；24-数字采集电路模块。51-远程处理器；52-同步信号发生电路；53-第二高速模拟采样模块；54-隔离电源。221-高速AD采集电路；222-I/V转换电路。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明一种多通道电流互感器暂态误差测试装置做进一步的说明。

如图1所示为本发明一种多通道电流互感器暂态误差测试装置总体结构示意图，该测试装置包括主控制装置2和远程采集模块5两大部分，主控制装置2包括一个主控处理器21、至少两个高速模拟采样模块22及高速模拟采样模块23、一个数字采集电路模块24。主控制装置2与被测模拟输出电流互感器6、被测模拟输出电流互感器7、被测电子式电流互感器8、被测电子式电流互感器9、基准分流器10、上位机1相连接。被测电子式互感器8、被测电子式互感器9分别通过一个合并单元与主控制装置2连接；基准分流器10通过远程采集装置5与主控制装置2连接。

其中，主控处理器21为高速核心处理器MPC8313，通过数据总线和同步信号线与至少2个高速模拟采样模块22、高速模拟采样模块23、至少一个数字采集电路模块24相连接，通过同步信号光纤和通信光纤与远程采集模块5相连接。

数字采集电路模块24用于处理通过合并单元3、合并单元4转换后的被测电子式电流互感器8、被测电子式电流互感器9数据，具备IEC 61850-9-2通讯协议处理能力。数字采集电路模块24具备同步信号接收功能，能实现同步采样。

如图2所示为本发明一种多通道电流互感器暂态误差测试装置远程采集模块示意图，远程采集模块5包括一个远程处理器51、一个同步信号发生电路52、一个高速模拟采集模块53及一个隔离电源54。

远程处理器51为高速核心处理器MPC8313，用于将经过高速模拟采样模块22转换后的基准信号通过通讯光纤发送到主控处理器21。

远程处理器51为高速核心处理器MPC8313，用于在接收到同步信号发生电路52产生的同步信号后，将高速模拟采样模块53转换后的基准分流器10信号通过通讯光纤发送到主控处理器21。同时将同步信号发生电路52产生的同步信号通过同步光纤发送到主控处理器21。

同步信号发生电路52通过监测基准分流器10源输入信号，获取冲击发电机11动作时刻，并产生一个与该时刻同步的采样信号，实现本装置的同步采样。

隔离电源54为锂电池，用于给远程采集模块51提供电源。

如图3所示为本发明一种多通道电流互感器暂态误差测试装置高速模拟采样模块示意图，高速模拟采样模块22、高速模拟采样模块23、高速模拟采样模块53包含一个高速AD采集电路221、一个I/V转换器222。高速AD采集电路221采样率大于等于1MHz，数据分辨率为16位。模拟信号通过I/V转换器222变换后，在高速AD采集电路221进行数模转换，然后通过数据总线将数据发送到主控处理器21。高速AD采集电路221具备同步信号接收功能，能实现同步采样。

本发明的具体工作过程为：

一台冲击发电机11提供试验所需的一次大电流,基准分流器10将大的一次电流信号转换成小的电压信号传送给远程采集模块5，该电压信号在远程采集模块5中触发同步信号并将该电压信号从模拟量转换为数字量，并通过远程采集模块5与主控制处理器21连接，实现同步信号和标准数据传输到主控处理器21；被测电子式电流互感器8和9将测量到的一次大电流信号通过合并单元34传送给数字采集电路模块24，此时主控处理器21将同步信号传送给数字采集电路模块24，数字采集电路模块24在收到同步信号后实时将从合并单元34采集到的电流信号传送到主控处理器21；被测模拟输出电流互感器67将测量到的一次大电流信号以模拟量的形式传送给高速模拟采样模块22和23)，此时主控处理器21将同步信号传送给高速模拟采样模块22和23)，高速模拟采样模块22和23)在收到同步信号后将被测模拟输出电流互感器67测量的二次电流信号转换为电压信号，并将模拟量转换成数字量并传送到主控处理器21。主控处理器21将同一时刻的标准电流信号、被测电子式互感器的电流信号、被测模拟量互感器的电流信号传送到上位机1，上位机1通过软件内部程序计算，得出暂态误差的测试数据及波形，从而解决了多台互感器同时测试暂态误差、电子式互感器与模拟量互感器暂态误差实时比对的难题。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，包括主控制装置(2)和远程采集模块(5)；主控制装置(2)与多个被测模拟输出电流互感器、多个被测电子式电流互感器及基准分流器(10)连接用于采集电流互感器信号及基准分流器信号，主控制装置(2)将采集的信号发送至上位机(1)；每个被测电子式互感器通过一个合并单元与主控制装置(2)连接；基准分流器(10)通过远程采集装置(5)与主控制装置(2)连接；被测模拟输出电流互感器、被测电子式电流互感器及基准分流器(10)均由一台冲击发电机(11)提供试验所需的大电流。

2.根据权利要求1所述的一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，所述的主控制装置(2)包括一个主控处理器(21)、至少两个高速模拟采样模块及一个数字采集电路模块(24)；

所述的主控处理器(21)通过数据总线和同步信号线与至少两个第一高速模拟采样模块及至少一个数字采集电路模块(24)相连接；主控处理器(21)通过同步信号光纤和通信光纤与远程采集模块(5)相连接；

每个第一高速模拟采样模块通过二次电缆与一个被测模拟输出电流互感器连接；

每个数字采集电路模块(24)连接至少两个合并单元，用于处理通过合并单元转换后的被测电子式电流互感器的数据。

3.根据权利要求2所述的一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，所述的远程采集模块(5)包括远程处理器(51)、同步信号发生电路(52)、第二高速模拟采集模块(53)及隔离电源(54)；

所述的远程处理器(51)，用于在接收到同步信号发生电路(52)产生的同步信号后，将第二高速模拟采样模块(53)转换后的基准分流器(10)信号通过通讯光纤发送到主控处理器(21)，同时将同步信号发生电路(52)产生的同步信号通过同步光纤发送到主控处理器(21)；

所述的同步信号发生电路(52)，用于通过监测基准分流器(10)源输入信号，获取冲击发电机(11)动作时刻，并产生一个与该时刻同步的采样信号；

所述的第二高速模拟采样模块(53)，用于将基准分流器(10)的基准输入信号进行转换后，发送远程处理器(51)；

所述的隔离电源(54)，用于给远程采集模块(51)提供电源。

4.根据权利要求3所述的一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，所述的第一高速模拟采样模块和第二高速模拟采样模块(53)均包含一个高速AD采集电路(221)和一个I/V转换器(222)；模拟信号通过I/V转换器(222)变换后，在高速AD采集电路(221)进行数模转换，然后通过数据总线将数据发送到主控处理器(21)。

5.根据权利要求4所述的一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，所述的高速AD采集电路(221)还用于同步信号接收。

6.根据权利要求4所述的一种多通道电流互感器暂态误差测试装置，其特征在于，所述的高速AD采集电路(221)采样率大于等于1MHz，数据分辨率为16位。