CN110824408A - 一种pmu中互感器静动态测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PMU中互感器静动态测试系统，包括：依次连接的静动态信号产生模块、检测模块和信号处理模块；静动态信号产生模块，产生静态或动态信号；检测模块，包括至少一组并联的标准采集器和待测互感器，标准采集器和待测互感器分别检测静态或动态信号的电信号，并将电信号传送至信号处理模块；信号处理模块比较标准采集器和待测互感器的电信号，根据比较结果判断待测互感器是否合格。本测试系统将高精度的标准采集器作为参考通道，利用合并单元的数据合并功能和数据处理器的相量信息计算功能，简单、高效地实现了互感器针对PMU应用要求的静动态特性测试，为评估互感器对PMU的影响提供了一种较佳的测试手段。

Description

一种PMU中互感器静动态测试系统

技术领域

本发明是关于一种PMU中互感器静动态测试系统，属于电气元件测试技术领域。

背景技术

为实现电力系统的动态安全监控，以同步相量测量技术为基础的广域监测系统(Wide Area Measurement System，简称WAMS)得到了广泛应用。同步相量测量技术通过逐步布局全网关键测点的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)，实现对全网同步相量及电网主要数据的实时高速率采集。PMU作为WAMS的核心，负责对电网各枢纽点的电压、电流相位角进行准确测量，以同步获取电网动态运行断面信息。因此，PMU能否准确、实时测试WAMS的信号尤为重要。互感器是PMU中决定信号的关键元件，其传变精度的高低及动态行为特性直接影响PMU相量测量的精度。

由于能源问题日益凸显，将太阳能、风能、潮汐能等可再生能源用于发电也是目前研究的重点课题之一。但要用可再生能源发电就不可避免的涉及与现在使用的电网并网的问题。但大部分可再生能源如太阳能的发电量对气候有很大的依懒性，将其与交流电网并网，由于二者相互作用可能会产生次同步振荡等问题，且高比例可再生能源渗透下电力系统的频率特性相对于传统电力系统会发生显著变化。作为PMU的测试前端，互感器的传变特性对PMU相量测量精度有较大影响，需要考察互感器的传变特性能否满足PMU的应用要求。

现有技术中的互感器测试系统主要是针对常规电流电压的测量，无法进行符合PMU要求的静态条件和动态条件下的性能指标，如幅值误差、相位角误差、频率误差和频率变化率误差等。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种PMU中互感器静动态测试系统，该系统简单、高效地实现了满足PMU中的互感器应用要求的静动态特性测试，同时也为电子式互感器的性能进一步改善和提升提供数据支撑。

为实现上述目的，本发明提供了一种PMU中互感器静动态测试系统，包括：依次连接的静动态信号产生模块、检测模块和信号处理模块；静动态信号产生模块，产生静态或动态信号；检测模块，包括至少一组并联的标准采集器和待测互感器，标准采集器和待测互感器分别检测静态或动态信号的电信号，并将电信号传送至信号处理模块；信号处理模块比较标准采集器和待测互感器的电信号，根据比较结果判断待测互感器是否合格。

进一步，信号处理模块包括数据处理器，数据处理器根据标准采集器和待测互感器的电信号，分别获得标准采集器和待测互感器的电信号相量，电信号相量包括：幅值、相角、频率或频率变化率。

进一步，信号处理模块包括与数据处理器相连的比较分析器，比较分析器用于比较数据处理器得到的标准采集器和待测互感器的电信号相量，若标准采集器和待测互感器的电信号相量差值在误差范围内则认为待测互感器合格，否则为不合格。

进一步，信号处理模块包括数据录波器，数据录波器接收静动态信号产生模块的静态或动态信号和检测模块的电信号，并记录静态或动态信号和检测模块的电信号。

进一步，检测模块分别连接数据处理器和数据录波器，并将标准采集器和互感器的信号传送连接数据处理器；同时检测模块将待测互感器的信号送给数据录波器。

进一步，至少一组并联的标准采集器和待测互感器之间通过合并单元将二者的电信号进行合并、传输，合并单元同时连接数据处理器和数据录波器

进一步，静动态信号产生模块包括依次连接的信号生成器与OMICRON继电保护测试仪。

进一步，OMICRON继电保护测试仪包括：状态序列模式和增强回放模式两个模式。

进一步，当OMICRON继电保护测试仪为状态序列模式时，信号生成器生成静态信号，静态信号的幅值及频率通过预设参数确定；当OMICRON继电保护测试仪为増强回放模式时，根据测试要求生成测试用例数据，并将测试用例数据转化成动态信号文件输入信号生成器，信号生成器生成动态信号。

进一步，检测模块包括一组并联的标准电流采集器和待测电流互感器和一组并联的标准电压采集器和待测电压互感器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明中互感器静动态特性测试系统将标准采集器作为参考通道，该标准采集器数据精度高，根据其确定的待测互感器性能可靠性高。2、本发明利用合并单元的数据合并功能和信号处理模块的相量信息计算功能，简单、高效地实现了PMU中互感器静动态特性的测试，为评估互感器对PMU的影响提供测试手段，同时也能为互感器的进一步性能改善和提升提供数据支撑。

附图说明

图1是本发明一实施例中一种PMU中互感器静动态测试系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例提供了一种PMU中互感器静动态测试系统，如图1所示，包括：依次连接的静动态信号产生模块、检测模块和信号处理模块；静动态信号产生模块，产生静态或动态信号；检测模块，包括至少一组并联的标准采集器和待测互感器，标准采集器和待测互感器分别检测静态或动态信号的电信号，并将电信号传送至信号处理模块；信号处理模块比较标准采集器和待测互感器的电信号，根据比较结果判断待测互感器是否合格。本实施例中互感器静动态特性测试系统将标准采集器作为参考通道，该标准采集器数据精度高，根据其确定的待测互感器性能可靠性高。

静动态信号产生模块包括信号生成器和OMICRON继电保护测试仪，信号生成器与OMICRON继电保护测试仪连接，其中，OMICRON继电保护测试仪包括状态序列模式和增强回放模式两种模式。信号生成器根据OMICRON继电保护测试仪对应的模式产生对应的信号，具体过程如下，当OMICRON继电保护测试仪为状态序列模式时，信号生成器生成静态信号，静态信号的幅值及频率通过预设参数确定。当OMICRON继电保护测试仪为増强回放模式时，根据测试要求生成测试用例数据，并将测试用例数据转化成动态信号文件输入信号生成器，信号生成器生成动态信号。静动态信号产生模块与检测模块连接，并将其产生的静态或动态信号传输至检测模块。其中，测试用例数据根据预先输入的数据，使用MATLAB生成。

检测模块包括至少一组并联的标准采集器和待测互感器，标准采集器和待测互感器同时采集静动态信号产生模块发出的静态或动态信号的电流/电压等电信号，将电信号传输至一合并单元。合并单元将电信号形成数据组帧，并以IEC 61850-9-2标准协议格式发送至信号处理模块。该测试系统利用合并单元的数据合并功能和信号处理模块的相量信息计算功能，简单、高效地实现了PMU中互感器静动态特性的测试，为评估互感器对PMU的影响提供测试手段，同时也能为互感器的进一步性能改善和提升提供数据支撑。

优选的，检测模块包括一组并联的标准电流采集器和待测电流互感器和一组并联的标准电压采集器和待测电压互感器。其中标准电流采集器优选为高精度电流采集器，采集静态或动态信号作为测试参考信号，由高精密电阻作为电流取样电阻，选用24位AD作为模数转换芯片，实现电流测试参考信号的准确测量；标准电压采集器优选为高精度电压采集器，采集静态或动态信号作为测试参考信号，由高精密电阻作为分压取样电阻，选用24位AD作为模数转换芯片，实现电压测试参考信号的准确测量。电流互感器可以是光学电流互感器、罗氏线圈电流互感器和低功率线圈电流互感器，也可以是其他类型的电子式电流互感器，不同类型的电子式电流互感器可以单独测试，也可以同时测试，待测电子式电流互感器采用FT3格式串行通讯协议与合并单元实现数据通信。电压互感器可以是电容分压型电压互感器、电阻分压型电压互感器和光学电压互感器，也可以是其他类型的电子式电压互感器，不同类型的电子式电压互感器可以单独测试，也可以同时测试，待测电子式电压互感器采用FT3格式串行通讯协议与合并单元实现数据通信。

信号处理模块包括数据处理器、比较分析器和数据录波器，数据处理器根据标准采集器和待测互感器的电信号，分别获得标准采集器和待测互感器的电信号相量，其中电信号相量包括：幅值、相角、频率或频率变化率等。比较分析器用于比较数据处理器得到的标准采集器和待测互感器的电信号的幅值、相角、频率或频率变化率，若标准采集器和待测互感器的电信号相量差值在误差范围内则认为待测互感器合格，否则则不合格。数据录波器接收静动态信号产生模块的静态或动态信号和检测模块的电信号，并记录静态或动态信号和电信号。上述的合并单元分别连接数据处理器和数据录波器，并将标准采集器和互感器的信号传送连接数据处理器以及与数据处理器相连的比较器内，进行信号比较。同时合并单元将待测互感器的信号送给数据录波器。数据录波器还接收静动态信号产生模块产生的静态或动态信号，并对待测互感器的信号和静态或动态信号进行记录或储存。

PMU中的互感器静动态特性测试系统具体测试过程如下：

信号生成器根据OMICRON继电保护测试仪对应的模式产生各种静动态测试用模拟电流和电压信号，同时将信号送入到作为参考通道的高精度的标准采集器和待测电流互感器和待测电压互感器，标准采集器采集的信号和待测电流互感器和待测电压互感器获得的电信号同时输入合并单元，由合并单元将数据组帧以IEC 61850-9-2标准协议格式同时输入数据处理器和数据录波器。数据处理器依据标准要求对接受到的电信号进行运算，分别得到标准采集器、待测电流互感器和待测电压互感器的幅值、相角、频率、频率变化率等相量结果，将数据处理器运算得到的相量结果送入比较分析模块，比较分析模块对接收的待测电流互感器、待测电压互感器的相量信息与标准采集器的参考相量信息进行比较，实现对待测电子式互感器的静动态特性测试，当待测互感器测量的相量结果与标准采集器测量的相量结果差值在误差范围内则认为待测互感器合格，反之则认为不合格。

本实施例中互感器静动态特性测试系统将高精度的标准采集器作为参考通道，利用合并单元的数据合并功能和数据处理器的相量信息计算功能，简单、高效地实现了互感器针对PMU应用要求的静动态特性测试，为评估互感器对PMU的影响提供了一种较佳的测试手段，同时也能为互感器的性能改善和提升提供数据支撑。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，例如各部件的外观尺寸、固定方式、引线方式和组装后的几何结构，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，包括：依次连接的静动态信号产生模块、检测模块和信号处理模块；

所述静动态信号产生模块，产生静态或动态信号；

所述检测模块，包括至少一组并联的标准采集器和待测互感器，所述标准采集器和待测互感器分别检测所述静态或动态信号的电信号，并将所述电信号传送至信号处理模块；

所述信号处理模块比较所述标准采集器和所述待测互感器的电信号，根据比较结果判断所述待测互感器是否合格。

2.如权利要求1所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述信号处理模块包括数据处理器，所述数据处理器根据所述标准采集器和所述待测互感器的电信号，分别获得所述标准采集器和所述待测互感器的电信号相量，所述电信号相量包括：幅值、相角、频率或频率变化率。

3.如权利要求2所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述信号处理模块包括与所述数据处理器相连的比较分析器，所述比较分析器用于比较所述数据处理器得到的所述标准采集器和所述待测互感器的电信号相量，若所述标准采集器和所述待测互感器的电信号相量差值在误差范围内则认为所述待测互感器合格，否则为不合格。

4.如权利要求2或3所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述信号处理模块包括数据录波器，所述数据录波器接收所述静动态信号产生模块的静态或动态信号和所述检测模块的电信号，并记录所述静态或动态信号和所述检测模块的电信号。

5.如权利要求4所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述检测模块分别连接数据处理器和数据录波器，并将标准采集器和互感器的信号传送连接数据处理器；同时所述检测模块将所述待测互感器的信号送给数据录波器。

6.如权利要求5所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述至少一组并联的标准采集器和待测互感器之间通过合并单元将二者的电信号进行合并、传输，所述合并单元同时连接所述数据处理器和所述数据录波器。

7.如权利要求1-3任一项所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述静动态信号产生模块包括依次连接的信号生成器与OMICRON继电保护测试仪。

8.如权利要求7所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述OMICRON继电保护测试仪包括：状态序列模式和增强回放模式两个模式。

9.如权利要求8所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，当所述OMICRON继电保护测试仪为所述状态序列模式时，信号生成器生成静态信号，所述静态信号的幅值及频率通过预设参数确定；当所述OMICRON继电保护测试仪为増强回放模式时，根据测试要求生成测试用例数据，并将所述测试用例数据转化成动态信号文件输入信号生成器，所述信号生成器生成动态信号。

10.如权利要求1-3任一项所述的PMU中互感器静动态测试系统，其特征在于，所述检测模块包括一组并联的标准电流采集器和待测电流互感器和一组并联的标准电压采集器和待测电压互感器。