CN110488216A - 一种数字量输出dcvt现场校验系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种数字量输出DCVT现场校验系统,基于绝对延时的数字量输出DCVT现场校准方法的理论,采用独立前置单元就地实现标准通道数字信号的高精度转换,具体包括,将直流电子式互感器校验仪的高精度AD采集单元进行前置,并将转换成的数据序列通过光纤传输至直流电子式互感器校验仪的前置单元输入接口,使一次设备与二次设备之间隔离,避免现场校验中标准分压器二次小电压信号传输中受到干扰。本申请的校验系统还通过含有直流分量的小波系数获取直流分量来提升信号提取的准确度;提出基于标准阶跃信号与被校DCVT的反馈时差进行绝对延时的测试系统,通过对校准系统不确定度来源分析给出不确定度评定方法,保了校准结果的可信度。

Description

一种数字量输出DCVT现场校验系统
技术领域
本申请涉及电压互感器技术领域,尤其涉及一种数字量输出DCVT现场校验系统。
背景技术
高压直流输电系统已成为解决大容量、高电压、跨区域送电和能源互联的重要工程。其中,直流电压互感器(direct current voltage transformer,DCVT)的整个信号传递涉及多个环节且为直流系统的测控与保护提供重要的电压信号,因此,它的直流分量传变准确度、频率响应及阶跃特性是否满足要求是直流系统安全运行的关键所在。
依据DL/T274-2012《±800kV高压直流设备交接试验》要求,应开展DCVT现场准确度交接试验工作。目前,常用的一种DCVT现场校准方法是通过数字万用表采集标准分压器和被校DCVT二次电压信号,然后采用GPS同步实现DCVT的现场校准。该方法依赖于GPS的精确同步,且对直流电压源稳定性要求较高,同时不能对数字量输出型DCVT及其时间特性进行现场校验。可见,目前的现场校准仅对DCVT的稳态比值误差进行简单测试,还停留在采用开环校准系统,此种方法测试粒度大、同步准确度低,同时并没有涉及DCVT的频率响应以及时间特性的校验。
因此,亟待一种针对数字量输出DCVT、且可涉及DCVT的频率相应和时间特性的现场校验方法。
发明内容
本申请提供了数字量输出DCVT现场校验系统,以解决现有校准系统的同步准确度低,且没有涉及直流电压互感器的频率响应与时间特性的问题。
本申请提供了一种数字量输出DCVT现场校验系统,包括高稳定直流电压源、被较通道、标准通道以及校准通道,其中,所述高稳定直流电压源用于向所述被较通道与所述标准通道提供直流电压信号,所述被较通道包括依次连接的被校DCVT、远端模块与合并单元,所述标准通道包括标准DCVT,所述校准通道包括直流电子式互感器校验仪及其前置单元;
所述直流电子式互感器校验仪包括通过同步模块相连接的前置单元输入接口与数字信号接口,
所述前置单元输入接口的输入端通过所述前置单元与所述标准通道连接,所述前置单元输入接口的输出端连接数据分析模块,其中,所述前置单元用于采集所述标准通道的数字信号,并对标准通道的数字信号进行高精度转换,所述前置单元输入接口用于接收经所述前置单元转换的标准通道的数字信号;
所述数字信号接口的输入端依次通过合并单元、远端模块与被较通道连接,所述数字信号接口的输出端连接数据分析模块,其中,所述数字信号接口用于接收经所述合并单元的数个协议数字量,并对接收的协议数字量进行报文解析,同时对解析得到的数字报文打上时标;
所述同步模块用于将标准通道与被较通道数字量同步;
所述接数据分析模块用于根据所述前置单元输入接口传输的所述标准通道的数字信号与所述数字信号接口传输的所述被较通道的数字信号,计算DCVT的准确度。
可选地,所述前置单元包括依次连接的低通滤波模块、高精度AD采集模块、FPGA模块与通信数据信号模块。
可选地,所述合并单元通过光导纤维与所述数字信号接口连接。
可选地,所述前置单元通过光导纤维与所述前置单元输入接口连接。。
本申请提供了一种数字量输出DCVT现场校验系统,基于绝对延时的数字量输出DCVT现场校准方法的理论,采用独立前置单元就地实现标准通道数字信号的高精度转换,具体包括,将直流电子式互感器校验仪的高精度AD采集单元进行前置,并将转换成的数据序列通过光纤传输至直流电子式互感器校验仪的前置单元输入接口,使一次设备与二次设备之间隔离,进而避免了现场校验中标准分压器二次小电压信号传输中受到干扰。
本申请提供的数字量输出DCVT现场校验系统还通过含有直流分量的小波系数获取直流分量来提升信号提取的准确度;提出基于标准阶跃信号与被校DCVT的反馈时差进行绝对延时的测试系统,通过对校准系统不确定度来源分析给出不确定度评定方法,确保了校准结果的可信度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请数字量输出DCVT现场校验系统的结构示意图。
图1中的标号分别表示为:1-高稳定直流电压源,2-被校通道,21-被校直流电压互感器,3-标准通道,31-标准直流分压器,4-校准通道,41-前置单元输入接口,42-数字信号接口,43-同步模块,44-前置单元,45-数据分析模块,5-远端模块,6-合并单元,
具体实施方式
图1为本申请数字量输出DCVT现场校验系统的结构示意图,如图1所示,数字量输出DCVT现场校验系统包括高稳定直流电压源1、被校通道2、标准通道3以及校准通道4,其中,高稳定直流电压源1用于向被校通道2与标准通道3提供直流电压信号,被校通道2为被校直流电压互感器21,标准通道3为标准直流分压器31。
校准通道4包括通过同步模块43相连接的前置单元输入接口41与数字信号接口42,前置单元输入接口41的输入端通过前置单元44与标准通道3连接,前置单元输入接口41的输出端连接数据分析模块45,其中,前置单元44用于采集标准通道3的数字信号,并对标准通道3的数字信号进行高精度转换,前置单元输入接口41用于接收经前置单元44转换的标准通道3的数字信号。
数字信号接口42的输入端依次通过合并单元6、远端模块5与被校通道2连接,数字信号接口42的输出端连接数据分析模块45,其中,数字信号接口42用于接收经合并单元6的数个协议数字量,并对接收的协议数字量进行报文解析,同时对解析得到的数字报文打上时标。
同步模块43用于将标准通道3与被校通道2数字量同步。
数据分析模块45用于根据前置单元输入接口41传输的标准通道3的数字信号与数字信号接口42传输的被校通道2的数字信号,计算DCVT的准确度。
本申请中,前置单元44包括依次连接的低通滤波模块、高精度AD采集模块、FPGA模块与通信数据信号模块。
本申请中,合并单元6通过光导纤维与所述数字信号接口42连接。
本申请中,前置单元44通过光导纤维与所述前置单元输入接口41连接。
本实施中,将直流电子式互感器校验仪的高精度AD采集单元进行前置,并将转换成的数据序列通过光纤传输至直流电子式互感器校验仪的前置单元输入接口,使一次设备与二次设备之间隔离,进而避免了现场校验中标准分压器二次小电压信号传输中受到干扰。
在本申请的数字量输出DCVT现场校验系统中,高稳定直流电压源提供直流电压信号,标准DCVT、直流电子式互感器校验仪和被校DCVT构成一个闭环回路,直流电子式互感器校验仪通过同步采集标准DCVT和被校DCVT的二次值,通过协议解析、计算得到两者的一次电压值,并通过公式计算被校DCVT的比值误差,式中,UC为被校准直流电压互感器电压值,Up为标准直流电压值。
直流电子式互感器校验仪通过同步采集标准DCVT和被校DCVT的二次值,其过程具体包括:直流电子式互感器校验仪的前置单元输入接口接收标准DCVT经前置单元转换的数字信号,数字信号接口接收被校DCVT经合并单元的不同协议数字量(FT3、IEC610850及TDM等)进行报文解析,并给数字报文打上时标,再减去合并单元自身标定的额定延时时间,使其标准器和合并单元数字量同步,最后,将采集的信号上传至数据分析处理模块进行计算,实现对DCVT的同步检测,进而提高对DCVT校验的准确度。
直流电压互感器的延时时间很难直接测量,单纯依赖合并单元自身标定的额定延时时间作为可信数据方法不妥,为了确保合并单元标定的额定延时的可信度。本申请的数字量输出DCVT现场校验系统中设置标准DCVT,利用延时时间与工频电压相位差等效,采用测量直流电压互感器工频电压相位差的方法实现DCVT的延时时间测试。本实施例中,采用试验变提供50Hz的电压源,将0.01级工频标准电压互感器作为标准器,通过电子式互感器校验仪完成直流电压互感器的绝对延时和工频响应现场校验。
另外,考虑到基于工频相位的延时不能反应整周期的绝对延时情况,本申请中,提出基于阶跃信号的绝对延时测试系统。系统通过自身配置多种阶跃信号源,采用被校直流电压互感器和标准设备对阶跃信号的反馈时差进行绝对延时的精确测量和确认。
由于标准电压通道与被校直流电压互感器频带不一致,校验仪数据分析软件需要在两个不同频带下准确提取直流分量。加之换流站现场的电磁环境较实验室更为复杂,易受外界电磁场等因素干扰,直流电压信号中不仅包含着直流分量、谐波分量、甚至含有少量的非周期分量,如果直接采用采样值作为直流电压分量难以满足校准要求。为了准确提取直流电压信号,减小非同步采样与数据截断所引起的频谱泄漏和栅栏效应带来的误差,采用含有直流分量的小波系数获取直流分量,在一定程度上抑制了频谱泄漏,提高了信号提取的准确度。
本申请提供了一种数字量输出DCVT现场校验系统,基于绝对延时的数字量输出DCVT现场校准方法的理论,采用独立前置单元就地实现标准通道数字信号的高精度转换,具体包括,将直流电子式互感器校验仪的高精度AD采集单元进行前置,并将转换成的数据序列通过光纤传输至直流电子式互感器校验仪的前置单元输入接口,使一次设备与二次设备之间隔离,进而避免了现场校验中标准分压器二次小电压信号传输中受到干扰。
本申请提供的数字量输出DCVT现场校验系统还通过含有直流分量的小波系数获取直流分量来提升信号提取的准确度;提出基于标准阶跃信号与被校DCVT的反馈时差进行绝对延时的测试系统,通过对校准系统不确定度来源分析给出不确定度评定方法,确保了校准结果的可信度。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (4)

1.一种数字量输出DCVT现场校验系统,其特征在于,包括高稳定直流电压源(1)、被校通道(2)、标准通道(3)以及校准通道(4),其中,所述高稳定直流电压源(1)用于向所述被校通道(2)与所述标准通道(3)提供直流电压信号,所述被校通道(2)包括依次连接的被校直流电压互感器(21)、远端模块(5)与合并单元(6),所述标准通道(3)包括标准直流分压器(31),所述校准通道(4)包括直流电子式互感器校验仪及其前置单元(44);
所述直流电子式互感器校验仪包括通过同步模块(43)相连接的前置单元输入接口(41)与数字信号接口(42),
所述前置单元输入接口(41)的输入端通过所述前置单元(44)与所述标准通道(3)连接,所述前置单元输入接口(41)的输出端连接数据分析模块(45),其中,所述前置单元(44)用于采集所述标准通道(3)的数字信号,并对标准通道(3)的数字信号进行高精度转换,所述前置单元输入接口(41)用于接收经所述前置单元(44)转换的标准通道(3)的数字信号;
所述数字信号接口(42)的输入端依次通过合并单元(6)、远端模块(5)与被校通道(2)连接,所述数字信号接口(42)的输出端连接数据分析模块(45),其中,所述数字信号接口(42)用于接收经所述合并单元(6)的数个协议数字量,并对接收的协议数字量进行报文解析,同时对解析得到的数字报文打上时标;
所述同步模块(43)用于将标准通道(3)与被校通道(2)数字量同步;
所述接数据分析模块(45)用于根据所述前置单元输入接口(41)传输的所述标准通道(3)的数字信号与所述数字信号接口(42)传输的所述被校通道(2)的数字信号,计算DCVT的准确度。
2.根据权利要求1所述的数字量输出DCVT现场校验系统,其特征在于,所述前置单元(44)包括依次连接的低通滤波模块、高精度AD采集模块、FPGA模块与通信数据信号模块。
3.根据权利要求1所述的数字量输出DCVT现场校验系统,其特征在于,所述合并单元(6)通过光导纤维与所述数字信号接口(42)连接。
4.根据权利要求1所述的数字量输出DCVT现场校验系统,其特征在于,所述前置单元(44)通过光导纤维与所述前置单元输入接口(41)连接。
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Application publication date: 20191122

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