CN202362383U - 基于混合采样的数字化变电站相位核准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，包括运算单元、第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道，所述第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道均与运算单元连接；所述运算单元包括FPGA、微处理器（MPC8247）。本实用新型能方便且准确的实现目前智能变电站以及数字化变电站的电气量检测及校核工作，大大提高了智能变电站以及数字化变电站的调试速度，从而为智能变电站以及数字化变电站建设提供良好的技术保证，为智能变电站以及数字化变电站的安全稳定运行打下坚实基础。

Description

基于混合采样的数字化变电站相位核准装置

技术领域

      本实用新型涉及的是一种基于混合采样的数字化变电站相位核准装置。

背景技术

智能变电站是智能电网建设中不可或缺的重要组成部分。目前，国内智能变电站以及数字化变电站的发展进入了大范围工程应用阶段。随着电子式互感器、数字化采集单元、合并单元的大规模应用，电气设备之间的采样信号由传统的电缆模拟量传输方式转变为了光纤数字化传输方式。相应的，对传统变电站的电气量校核技术也提出了新的要求。相位仪是电力系统电能计量和继电保护专业进行二次回路现场检测的专业仪表，可用于检测继电保护各组CT间相位关系、判断电气接线方式是否正确等。传统的相位仪直接接入模拟量电气信号并实现相应功能，对于智能变电站以及数字化变电站，数字化的采样信号由光纤输入至数字化相位仪，按照相应的配置参数进行运算，完成电气量校核工作。

目前国内适用于数字化变电站的相位校核设备较少，且大部分都是基于单一采样方式的核相，一般仅能对单间隔数据进行核对，或利用保护装置自身的相位核准来进行相位核对。不具备多种采样模式，仅能简单地对智能变电站或数字化变电站进行初步的相位核对，无法像传统变电站那样方便快捷来完成智能变电站以及数字化变电站的相位核准工作。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，为了解决智能变电站以及数字化变电站对于电气量相位校核的迫切要求，并针对目前现有智能设备的技术现状，开发出以以所用电或市电220V交流作为基准源的相位校核装置，以满足电力系统用户对于智能变电站及数字化变电站电气量现场检测的需求。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，包括运算单元、第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道，所述第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道均与运算单元连接；所述运算单元包括FPGA、微处理器。

前述的第一数字量采集通道是外围FT3数据光信号接收器件。

前述的第二数字量采集通道是光纤以太网接收器件 。

前述的模拟量采集通道是模数转换A/D芯片。

前述的运算单元设置一个同步时钟芯片，负责主芯片的工作节拍。

前述的微处理器采用MPC8247作为核心处理器件与运算器件。

前述的外围FT3数据光信号接收器件采用HFBR-2416。

前述的光纤以太网接收器件采用HFBR-5803。

前述的模数转换A/D芯片是6通道16-bit逐次逼近(SAR)型。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

1、采用所用电或市电的220V交流作为核相基准源，与传统变电站核相原理一致，满足用户的使用习惯。有效解决变电站多小室情况下的分散核相。

2、支持多种采样同步模式。采用传统交流作为基准源，实现多种智能变电站以及数字化变电站的采样协议与模拟量之间的采样同步，支持IEC60044-8 FT3、国网公司FT3、IEC61850-9-2、IEC61850-9-2LE等数字化采样输入方式；有效解决不同协议之间同步模式不同情况下的核相工作。

3、采样数据精确、实时。采用FPGA与MPC8247的硬件组合架构，由FPGA模块完成采样数据的采集接收工作，最大限度保证了采样数据的实时同步性。嵌入式操作系统完成核相工作的用户接口。

4、便携式。采用便携式设计，方便用户使用。单人即可完成数字化变电站以及智能变电站的核相工作，大大提高了数字化变电站和智能变电站的现场投运速度。

该相位核准装置能方便且准确的实现目前智能变电站以及数字化变电站的电气量检测及校核工作，大大提高了智能变电站以及数字化变电站的调试速度，从而为智能变电站以及数字化变电站建设提供良好的技术保证，为智能变电站以及数字化变电站的安全稳定运行打下坚实基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

      图1为本实用新型的结构示意图； 

图 2为本实用新型的使用示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，包括运算单元1、第一数字量采集通道2、第二数字量采集通道3、模拟量采集通道4，所述第一数字量采集通道2、第二数字量采集通道3、模拟量采集通道4均与运算单元1连接；所述运算单元1包括FPGA5、微处理器6。

前述的第一数字量采集通道2是外围FT3数据光信号接收器件。

前述的第二数字量采集通道3是光纤以太网接收器件 。

前述的模拟量采集通道4是模数转换A/D芯片。

前述的运算单元1设置一个同步时钟芯片7，负责主芯片的工作节拍，然后利用其节拍来采集外围FT3串行数据，9-2以太网数据，模拟量数据等，利用锁相环等插值技术来实现不同采集模式下的数据同步。

前述的微处理器6采用MPC8247作为核心处理器件与运算器件。

前述的外围FT3数据光信号接收器件采用HFBR-2416。

前述的光纤以太网接收器件采用HFBR-5803。

前述的模数转换A/D芯片是6通道16-bit逐次逼近(SAR)型。

如图2所示，因为交流信号得相位角是一个相对得概念，任一个间隔的角度关系只是反应该间隔内部电流与电压之间相位角关系，所以本实用新型利用装置的工作电源即所用电或市电220V交流电，装置内部利用小PT（电压互感器）将220V交流分压至2V，利用AD采样实现模数转换来作为核相的基准相位角。因为变电站高压的实际相位角与所用电或市电220V交流电是一个同步系统，所以可以确保其相位角关系不会随着时间变化而变化。所以可以利用其来作为核相基准源来实现智能变电站和数字化变电站的核相工作。                                                        

目前智能变电站和数字化变电站的采样值传输系统是采用FT3串行传输或IEC 61850-9-2以太网传输，利用数字采样系统对FT3信号或IEC 61850-9-2信号进行数字采集，将采集后的数据与利用AD实现的模拟量采集数据之间实现同步采样后以所用电或市电220V交流电作为0度角来显示被测数字化间隔的交流电流和交流电压的幅值相位，大家都是以所用电或市电220V交流电来作为核相参考源的所以可以很方便地实现智能变电站和数字化变电站的现场核相工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于：包括运算单元、第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道，所述第一数字量采集通道、第二数字量采集通道、模拟量采集通道均与运算单元连接；所述运算单元包括FPGA、微处理器。

2.根据权利要求1所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的第一数字量采集通道是外围FT3数据光信号接收器件。

3.根据权利要求1所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的第二数字量采集通道是光纤以太网接收器件 。

4.根据权利要求1所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的模拟量采集通道是模数转换A/D芯片。

5.根据权利要求1所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的运算单元设置一个同步时钟芯片，负责主芯片的工作节拍。

6.根据权利要求1所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的微处理器采用MPC8247作为核心处理器件与运算器件。

7.根据权利要求2所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的外围FT3数据光信号接收器件采用HFBR-2416。

8.根据权利要求3所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的光纤以太网接收器件采用HFBR-5803。

9.根据权利要求4所述的基于混合采样的数字化变电站相位核准装置，其特征在于，所述的模数转换A/D芯片是6通道16-bit逐次逼近(SAR)型。