CN112068060A - 配网ct校验装置 - Google Patents

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蒋红亮
王锦义
王申华
方小方
方跃进
熊庄
管新涌
何华庆
金志武
曹保良
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Zhejiang Wuyi Electric Installation Engineering Co ltd
Wuyi Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Wuyi Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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    • GPHYSICS
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    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G01R23/167Spectrum analysis; Fourier analysis using filters with digital filters

Abstract

本申请提出了配网CT校验装置,配网CT校验装置连接待测电信号的装置接口,装置接口与采集前端转换模块的输入端电连接,采集前端转换模块的输出端与AD采集和数据处理模块的输入端电连接,AD采集和数据处理模块的输出端与控制和计算模块的输入端电连接,控制和计算模块的输出端连接有人机界面接口;还包括向上述模块供电的电源模块。通过对采集前端转换模块的改进,采用电阻进行电流取样的方案进行设计,因为实际应用中传感器方案往往存在稳定性差等缺点,利用电阻进行电流取样时只需电阻的稳定性高,其误差和稳定性可大大降低,同时目前精密电阻的制作技术高,因此利用此方案可大大加大校验仪的稳定性并提高精度。

Description

配网CT校验装置
技术领域
本发明属于误差校验领域,尤其涉及配网CT校验装置。
背景技术
随着城市化的发展,为了提高配网供电可靠性和提升服务质量,满足人民美好生活对优质供电服务的需求,国家和公司都投入了大量的人力和物力加强配网的建设和升级改造。特别是大量配网自动化装置都含有互感器类设备(如PT或CT),这类设备因为质量、工艺和结构等原因,不满足带电操作的要求而出现事故。因而针对含互感器类配网自动化设备的不停电作业技术研究,可减少或避免这类设备因为不当操作而出现损坏或故障,影响设备和作业人员的安全,并且首次开展配网自动化设备不停电作业技术的研究,填补公司在这方面的空白,减少工程类预安排停电,提高供电可靠性。
带电断接引流线是10kV架空配电线路最基本的常规带电作业项目,占电力公司各单位每年带电作业次数的60%左右。为保证带电作业安全,安规规定:“带电断、接空载线路时,必须应确认线路的另一端断路器(开关)和隔离开关(刀开关)确已断开,接入线路侧的变压器、电压互感器确已退出运行后,方可进行”。然而随着城市电网配电线路自动化改造工作的全面推进,各种负荷开关广泛使用,为负荷开关的控制器和操作装置提供电源的变压器(简称取能PT)在带电作业时不能退出运行。能否带电安装取能PT以及带PT断接引流线成为目前带电工作亟需解决的难题。
互感器作为电能计量装置的重要组成部分,是发电公司与电网公司、电网公司与供电公司、供电公司与电力用户之间进行公平公正贸易结算,正确计算、考核电力系统内部技术经济指标的法定计量器具。根据现行国家检定规程,电网中用于计量的互感器(包括电压互感器,电流互感器)必须定期进行误差特性检测。根据常规检测方法,需要将运行的互感器离线才能进行误差特性检测,这必然影响供电可靠率。而且我国电力系统有数量庞大的电力互感器,停电测试它们的误差性能工作量庞大,费时费力,而且不能获得三相带电状态下的真实数据。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本发明提出了配网CT校验装置,通过对采集前端转换模块的特殊设计,能够有效降低校验误差。
具体的,配网CT校验装置连接待测电信号的装置接口,装置接口与采集前端转换模块的输入端电连接,采集前端转换模块的输出端与AD采集和数据处理模块的输入端电连接,AD采集和数据处理模块的输出端与控制和计算模块的输入端电连接,控制和计算模块的输出端连接有人机界面接口;
还包括向上述模块供电的电源模块。
可选的,所述采集前端转换模块包括电压/电压转换模块以及电流/电压转换模块。
可选的,所述电压/电压转换模块,包括:
连接在标准电压源上的G倍增益仪表放大器以及同相连接的运算放大器。
可选的,所述电压/电压转换模块,包括:
U1的引脚1依次经电阻R3、R6、R1以及R2连接100V电压,U1的引脚4连接低电压端,U1的引脚5一方面接地,另一方面连接U2的正向输入端,U1的引脚7一方面连接U2的反相输入端,另一方面依次经电阻R4、R5以及BNC接口接地;
U2的第一控制端经并连的电容C3、C4接地,U2的第二控制端经并联的电容C1、C2接地。
可选的,所述U1的型号为PT-X-1,所述U2的型号为OPA227。
可选的,所述电流/电压转换模块,包括:
取样电阻R,并联在采样电阻R上的G倍增益仪表放大器以及反相连接的运算放大器。
可选的,所述配网CT校验装置还包括:
设置在装置接口与控制和计算模块之间的内置同步时钟模块。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
通过对采集前端转换模块的改进,采用电阻进行电流取样的方案进行设计,因为实际应用中传感器方案往往存在稳定性差等缺点,利用电阻进行电流取样时只需电阻的稳定性高,其误差和稳定性可大大降低,同时目前精密电阻的制作技术高,因此利用此方案可大大加大校验仪的稳定性并提高精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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为本申请提出的配网CT校验装置的结构示意图;
图2本申请提出的电压/电压转换模块的结构示意图;
图3本申请提出的电压/电压转换模块的原理示意图;
图4申请提出的电流/电压转换模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
如图1所示,配网CT校验装置硬件由采集前端转换模块、AD采集和数据处理、时钟同步、人机交互界面模块、电源模块以及控制和计算模块等组成。
配网CT校验装置的前端输入是电压信号和电流信号,模拟量采集前端转换模块的作用就是将外部电压信号或者电流信号转化为适合AD采样的电压信号。
电压/电压转换模块的设计十分关键,其性能的好坏将直接影响到整个采集结果的精度。作为模拟量采集前端转换模块,电压量采集前端将采用电压直接转换的方法,结构简单,避免了其它环节的误差引入。进行电压/电压转换模块时,实际只需要将外部电压信号进行同相放大或衰减即可实现。将采用仪表放大进行反相放大并利用运算放大器进行方向放大的做法进行设计,如图2所示。
其中标准源输出电压为U1,仪表放大器之后运算放大器输入的电压为U2,运算放大器输出为U3,以上的转换关系如下:
令U3=KV/V×U1,由以上可知其V/V的传递函数为
KV/V=G
实际设计中控制仪表放大器的增益G即可得到要求的转换量。
此处转换器的前端运放为低偏置电流,低失调电流的高精度仪表放大器,另外由于输入的对象为直流至低频部分,此处的带宽增益系数不用很高,但是其偏置电流电压绝对要小,且其温度稳定度必须比较高。此处转换器采用了OPA277,该运放为高精度仪表放大器,其在增益为10的时候具备100dB的共模抑制,另外,其最大的输入失调电流为10pA,最大的偏置电流为0.6pA,且具备一个可以控制电压偏置的偏置管脚,理论上可以完全消除偏置电压的干扰。
电流/电压(I/V)转换模块转换精度将直接影响设备电流检测的误差大小,且I/V转换有着比V/V转换更苛刻的设计要求。在实际电流检测方案中,有多种方案可以选择,包括传感器方案,例如霍尔集成电路传感器,零磁通电流检测传感器等,还有利用电阻取样的方案等。本项目中采用电阻进行电流取样的方案进行设计,因为实际应用中传感器方案往往存在稳定性差等缺点,利用电阻进行电流取样时只需电阻的稳定性高,其误差和稳定性可大大降低,同时目前精密电阻的制作技术高,因此利用此方案可大大加大校验仪的稳定性并提高精度。其电流/电压(I/V)进行转换时首先将精密电阻串联进外部输入的电流信号中,同时利用放大器对其电阻上的电压信号进行转换,最终得到适合AD采样的电压值,其原理如图3所示。
电压/电压转换模块包括:U1的引脚1依次经电阻R3、R6、R1以及R2连接100V电压,U1的引脚4连接低电压端,U1的引脚5一方面接地,另一方面连接U2的正向输入端,U1的引脚7一方面连接U2的反相输入端,另一方面依次经电阻R4、R5以及BNC接口接地;U2的第一控制端经并连的电容C3、C4接地,U2的第二控制端经并联的电容C1、C2接地。
所述U1的型号为PT-X-1,所述U2的型号为OPA227。
所述电流/电压转换模块,包括:取样电阻R,并联在采样电阻R上的G倍增益仪表放大器以及反相连接的运算放大器。
图中R精密电阻的阻值,功率源输出电流为I,精密电阻两侧电压为U1,仪表放大器之后运算放大器输入的电压为U2,运算放大器输出为U3,以上的转换关系如下:
令U3=KI/V×I,由以上可知其I/V的传递函数为
KI/V=GR (8-9)
实际中同时改变增益G和精密电阻R阻值可得要求的转换量。
本方案中的取样电阻为vishay的高精度高稳定度的铂电阻,铂电阻的温度系数可达0.1ppm,其温度的敏感性很低,热噪声很小,在实际使用中增加散热器以减小温度波动,增加系统稳定性。另外,方案中用于转换检测电流的放大器同为低偏置电流、低失调电流的高精度仪表放大器OPA277。OPA277高精度仪表放大器的具体指标上面已经提到,同时此处为了增加转换精度及稳定性,在后级加入了电压跟随器,由于其连接方式为串联方式,该电压跟随器的运放具体性能也将直接决定系统的精度,此处采用的为TI公司的高精度运算放大器,型号为OPA277。
同时由以上电压/电压(V/V)转换和电流/电压(I/V)转换的传递函数可知,其中的传递函数均为常数项,因此转换过程中不必考虑频率以及相位的关系,只需在硬件选型时选择满足系统指标要求的硬件即可。
本项目中配网CT校验装置的交流模拟量校验功能优于0.05级,AD变换模块方案设计误差大小直接决定了系统的精确等级。对交流信号进行高精度采样时,通常加载在交流信号上的各种噪声对交流量的检测带来很大干扰,通常在AD输入之前对模拟量进行除噪处理,例如低通滤波等,或者在数字化之后通过数字信号处理进行除噪处理,通常是低通滤波、中值滤波或者过采样处理等,此过程会将中低频率以上的交流信号进行衰减,同时对不同频率的交流信号带来相位偏移,这种做法能大大增加交流量采样的采集精度。
因此本项目中利用了一种创新性的AD采集和数据处理方案,即采用AD转换器对输入模拟量进行高速采集,同时CPU将采集到的数字量进行滤波、FFT变换和误差计算,并在每秒中多次计算误差值,同时采用加权滤波算法,对计算的误差进行数据处理;控制和计算模块的CPU,对发送过来的误差数据进行二次滤波处理,通过对结果的判断,反馈控制AD采集的CPU控制前端采集变换模块的AGC变换电路,保证系统处于高信噪比的测量状态,从而提高系统的测量动态范围。以下将该AD采集和数据处理方案简称“高精度双核控制和处理”方案简述。
AD采用AD7608数模转换器,该转换器为18位电荷再分配逐次逼近型模数转换器(ADC),最高采样频率可达200kHz,完全满足对中频直流脉动信号的采集带宽及精度。同时,通过时钟同步模块提供两种A/D同步信号,将采集到的信号通过最合适的信号处理模型,从而达到兼容低频高精度和高频宽范围的采样需求。
人机交互模块研制,本项目中配网CT校验装置的设计,其操作方式必须简单,快捷。人机交互方案的选择具备多样性,可以利用较为经典的机械键盘加液晶显示,也可以是加入操作系统的工控机。
此处人机接口采用了工控机进行设计,工控机的操作系统为Windows系统,配备9.7寸的彩色显示屏,同时配备触摸面板的人机交互方案进行设计。
上位机(工控机)的仪器操作软件采用LabVIEW软件进行设计,控制面板和显示界面均由NI的虚拟仪器软件LabVIEW进行设计,稳定性高,使用者通过简洁易懂的界面实现傻瓜式的操作。
高稳定电源模块研制,该高稳定度电源模块由分为模拟电路电源和数字电路电源两个部分,防止数字电路和模拟电路的相互干扰,最后采取单点接地等地线隔离的方式让数字和模拟模块各自工作在相对稳定的电源环境中。
此处数字电源需要用到的电源有3.3V、5V、12V,其中3.3V给CPU供电,5V给以太网物理芯片供电,12V为系统的控制电源。双核DSP核心板研制
系统中处理器采用ADSP609,其具备两个500MHz的DSP内核,并且可同时开启,其数据的处理能力非常高。BF609可以访问4G的地址空间,除了BF609处理器内部自带的ROM、RAM存储器,本方案还设计了DDR2和NORFLASH,同时,对两片FPGA的访问以及扩展的异步总线的访问统一映射到BF609处理器的4G字节的地址空间。方案中映射的地址如表1表1映射的地址所示。
表1映射的地址
ADSP609核心板内存芯片使用了1片128MB容量的DDR2芯片MT47H64M16,连接到BF609的DMC接口,该DMC接口最大可支持256MB容量的DDR2或者LPDDR存储器。
DDR2的参考电压VREF通过两个1K欧姆1%精度的电阻对1.8V分压产生,时钟差分线终端通过一个100欧姆的电阻连接起来,BF609和DDR2芯片MT47H64M16之间的连线都串一个0欧姆的电阻。
同时,为了提高系统处理器主板的数据存储能力,方案中采用了16MB容量的NORFLASH芯片PC28F128P33,连接到BF609的SMC接口的bank0,由片选信号S\M\C\0\_\A\M\S\0\选通,BF609的SMC0接口有25个地址线,最小寻址2个字节,因此单个的片选信号最大可以选通64MB的NORFLASH存储器。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.配网CT校验装置,其特征在于,所述配网CT校验装置连接待测电信号的装置接口,装置接口与采集前端转换模块的输入端电连接,采集前端转换模块的输出端与AD采集和数据处理模块的输入端电连接,AD采集和数据处理模块的输出端与控制和计算模块的输入端电连接,控制和计算模块的输出端连接有人机界面接口;
还包括向上述模块供电的电源模块。
2.根据权利要求1所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述采集前端转换模块包括电压/电压转换模块以及电流/电压转换模块。
3.根据权利要求2所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述电压/电压转换模块,包括:
连接在标准电压源上的G倍增益仪表放大器以及同相连接的运算放大器。
4.根据权利要求3所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述电压/电压转换模块,包括:
U1的引脚1依次经电阻R3、R6、R1以及R2连接100V电压,U1的引脚4连接低电压端,U1的引脚5一方面接地,另一方面连接U2的正向输入端,U1的引脚7一方面连接U2的反相输入端,另一方面依次经电阻R4、R5以及BNC接口接地;
U2的第一控制端经并连的电容C3、C4接地,U2的第二控制端经并联的电容C1、C2接地。
5.根据权利要求4所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述U1的型号为PT-X-1,所述U2的型号为OPA227。
6.根据权利要求2所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述电流/电压转换模块,包括:
取样电阻R,并联在采样电阻R上的G倍增益仪表放大器以及反相连接的运算放大器。
7.根据权利要求1所述的配网CT校验装置,其特征在于,所述配网CT校验装置还包括:
设置在装置接口与控制和计算模块之间的内置同步时钟模块。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427418A (zh) * 2013-08-16 2013-12-04 廊坊英博电气有限公司 一种基于有源混合滤波装置中有源模块的从控制器
CN104569899A (zh) * 2015-01-04 2015-04-29 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种高精度高压直流互感器校验仪
CN108896469A (zh) * 2018-04-20 2018-11-27 浙江大学 一种谷物损失传感器的信号采集电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103427418A (zh) * 2013-08-16 2013-12-04 廊坊英博电气有限公司 一种基于有源混合滤波装置中有源模块的从控制器
CN104569899A (zh) * 2015-01-04 2015-04-29 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种高精度高压直流互感器校验仪
CN108896469A (zh) * 2018-04-20 2018-11-27 浙江大学 一种谷物损失传感器的信号采集电路

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