CN203084183U - 一种基于ieee1588对时方式的电子式互感器校准试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，涉及电力设备的校准与检测。该装置由IEEE1588以太网交换机（1）、IEEE1588时钟（2）、标准电压电流转换器（3）、标准通道数据采集单元（4）、同步脉冲发送模块（5）、被测通道数据采集单元（6）、数据处理单元（7）和GPS（8）组成。该装置的IEEE1588时钟（2）在校准测量时，既可以作为主时钟，也可以作为从时钟，并可以支持ETE和PTP两种对时方式；本装置体积小，满足现场校验需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备的校准与检测，更具体涉及基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置。
背景技术
目前电子式互感器已在电力系统中广泛使用，其工作性能必须通过校验确定，电子式互感器校验设备也有很多。如专利号为CN201020187805.9的“电子式通用互感器校验仪”提出了一种既可以校验模拟式电子式互感器又可以校验数字式电子式互感器的校验设备，此校验仪只能对GPS及B码同步方式的电子式互感器进行校准试验，对IEEE1588对时方式的电子式互感器就无法进行校准。
专利号为CN201010166052.8的“电子式互感器校验系统”指出：对基于数据采集卡的电子式互感器校验系统，由于采集卡存在温漂和稳定性问题，且无法溯源，用其校验电子式互感器不能保证足够的精度。该专利采用标准数表的方法虽然解决了精度的问题，但是由于标准数表体积庞大，对工作环境要求较高，不适合现场使用。
专利号为CN200920246771.3的“一种基于IEC 61850标准的电流互感器校验仪”提出了一种可以支持三种同步对时方式的电流互感器校验仪，但是此校验仪在工作时通过网络控制器监听网络上是否有IEEE1588标准所规定的网络时钟同步报文，当接收到同步报文后再进一步实现IEEE1588同步对时，说明是此校验仪在现场校验时，需要变电站有主时钟，校验仪只能作为从时钟状态。这存在如下两个问题：1）由于变电站主时钟一般会放在控制室，而电子式互感器校验仪一般放在高压现场，两者距离可以达到几百米。从主时钟引一根光纤到电子式互感器校验仪非常不方便。2）电子式互感器误差校验一般在整个变电站调试过程中进行，此时主时钟可能尚未调试好，无法提供IEEE1588对时信号。因此，该专利现场使用具有局限性。
发明内容
本实用新型解决的目的是：提供一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，该装置配备了IEEE1588时钟和IEEE1588以太网交换机，可对采用IEEE1588对时方式的电子式电流和电子式电压互感器的准确度进行校准试验，该装置的IEEE1588时钟在校准测量时，既可以作为主时钟，也可以作为从时钟，并可以支持ETE和PTP两种对时方式；本装置体积小，满足现场校验需求。
一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，该装置由IEEE1588以太网交换机、IEEE1588时钟、标准电压电流转换器、标准通道数据采集单元、同步脉冲发送模块、被测通道数据采集单元、数据处理单元和GPS 组成。IEEE1588以太网交换机输出端分别与IEEE1588时钟和被测通道数据采集单元输入端连接，IEEE1588时钟 的另一输入端与GPS的输出端连接，IEEE1588时钟输出端与同步脉冲发送模块输入端连接，同步脉冲发送模块输出端和标准电流电压转换器输出端分别与标准通道数据采集单元输入端连接，标准通道数据采集单元输出端和被测通道数据采集单元输出端均与数据处理单元连接。
标准通道数据采集单元采用高精度数据采集卡PCI5922,该采集卡装有高稳定高准确度的电压标准和温度传感器，当外部温度变化超过5摄氏度时，PCI5922可以进行自校准，修正A/D采集电路的直流偏置和非线性。保证电子式互感器校准试验装置在户外宽范围的温度变化条件下保持高准确度。
本实用新型的与现有技术相比的优点是：
（1）采用美国国家仪器有限公司生产的高精度数据采集卡PCI5922，内有电压基准，具有自校准功能，能够消除由温度变化带来的误差；并且采集卡系统体积小巧，适合现场使用。
（2）配备了IEEE1588时钟，既可以作为主时钟，也可以作为从时钟；时钟带秒脉冲输出功能，当同步成功时（时钟误差不超过1us）秒脉冲才会输出。
（3）配备了IEEE1588交换机，当被测合并单元IEEE1588数据帧和IEC61850数据帧共用一个网口时，可以对其进行拓展，一路用做同步，一路用做IEC61850数据采样。
（4）配备了IEEE1588交换机，可以支持ETE和PTP两种对时方式。可以考察不同的对时方式对电子式互感器误差的影响。
附图说明
图1为一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置的结构示意图。
其中：1为IEEE1588以太网交换机、2 为IEEE1588时钟，3为标准电压电流转换器， 4 为标准通道数据采集单元，5为同步脉冲发送模块，6为被测通道数据采集单元，7为数据处理单元，8为GPS。
图2是本实用新型校验数字输出式电子式电流互感器时的工作状态示意图。
其中：9为一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，10为调压器，11为升流器，12为数字输出式电子式电流互感器，13为二次转换器，14为合并单元，15为标准电流互感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，如图1所示，该装置由IEEE1588以太网交换机1、IEEE1588时钟2、标准电压电流转换器3、标准通道数据采集单元4、同步脉冲发送模块5、被测通道数据采集单元6、数据处理单元7和GPS 8组成。IEEE1588以太网交换机1输出端分别与IEEE1588时钟2和被测通道数据采集单元6输入端连接，IEEE1588时钟2 的另一输入端与GPS 8的输出端连接，IEEE1588时钟2输出端与同步脉冲发送模块5输入端连接，同步脉冲发送模块5输出端和标准电流电压转换器3输出端分别与标准通道数据采集单元4输入端连接，标准通道数据采集单元4输出端和被测通道数据采集单元6输出端均与数据处理单元7连接。
用本实用新型校验数字输出式电子式电流互感器的工作流程和原理：
用本实用新型校验数字输出式电子式电流互感器时，先将本实用新型及数字输出式电子式电流互感器按图2方式连接，如图2所示，即被测一次电流信号由调压器10和升流器11提供，数字输出式电子式电流互感器12和标准电流互感器15通过一次回路串联。数字输出式电子式电流互感器12的数字信号输出端与二次转换器13的接收端连接，二次转换器13的输出端与合并单元14数据采集端口连接，合并单元14数据采集端口与电子式互感器校验系统9中的IEEE1588以太网交换机1输入端连接，标准电流互感器15二次输出端与电子式互感器校验系统9中的标准电压电流互感器3连接。
将本实用新型与数字输出式电子式电流互感器按上述方式连接后，再设置对时工作方式和工作模式。设置方法有以下4种：
a、对时工作方式为：合并单元14作为主时钟，IEEE1588时钟2作为从时钟；工作模式：合并单元14为ETE对时方式， IEEE1588时钟设置为ETE模式；实现合并单元14到IEEE1588时钟整个路径延时的测量。
b、对时工作方式为：合并单元14作为从时钟，IEEE1588时钟2作为主时钟；工作模式：合并单元14为ETE对时方式， IEEE1588时钟设置为ETE模式；实现合并单元14到IEEE1588时钟整个路径延时的测量。
c、对时工作方式为：合并单元14作为主时钟，IEEE1588时钟2作为从时钟；工作模式：合并单元14为PTP对时方式， IEEE1588时钟设置为PTP模式；实现合并单元14到IEEE1588以太网交换机1之间的延时及IEEE1588以太网交换机1到IEEE1588时钟之间的延时测量。
c、对时工作方式为：合并单元14作为从时钟，IEEE1588时钟2作为主时钟；工作模式：合并单元14为PTP对时方式， IEEE1588时钟设置为PTP模式；实现合并单元14到IEEE1588以太网交换机1之间的延时及IEEE1588以太网交换机1到IEEE1588时钟之间的延时延时的测量。
对时工作方式和工作模式设置好后，按照以下工作流程校验数字输出式电子式电流互感器12：
由调压器10和升流器11给数字输出式电子式电流互感器12和标准电流互感器15提供电流，数字输出式电子式电流互感器12将采集到的被测电流数字信号传递给二次转换器13，二次转换器13将调理后的信号发送给合并单元14，合并单元14将信号转换成符合IEC61850协议发送给电子式互感器校验系统9，并且合并单元14与电子式互感器校验系统之间通过互发1588协议报文，实现对时。当合并单元14作为主时钟时，以合并单元14的时间作为标准时间；当IEEE1588时钟2作为主时钟时，以IEEE1588时钟2从GPS 8接收到的时间作为标准时间；当主从时钟之间的误差小于1us,时，对时成功，对时成功后IEEE1588时钟2输出秒脉冲；同步脉冲发送模块5接收到同步脉冲后触发标准通道数据采集单元4进行采样，标准通道数据采集单元4将标准转换器3输出的信号进行采样，并将数据发送给数据处理误差计算显示单元7；同时被测通道数字输入数据采集单元6将合并单元发送的采样报文进行解析后发送至数据处理误差计算显示单元7；数据处理误差计算显示单元7通过相位差修正FFT算法计算得出被测电子式互感器的角差和比差。标准电流互感器15将标准信号转换后发送给电子式互感器校验系统9中的标准电压电流互感器。电子式互感器校验系统9测量和计算被测电流与标准信号完成电子式电流互感器校验，得出被校电子式互感器的误差。
Claims (2)
1.一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，其特征在于，该装置由IEEE1588以太网交换机（1）、IEEE1588时钟（2）、标准电压电流转换器（3）、标准通道数据采集单元（4）、同步脉冲发送模块（5）、被测通道数据采集单元（6）、数据处理单元（7）和GPS （8）组成；IEEE1588以太网交换机（1）输出端分别与IEEE1588时钟（2）和被测通道数据采集单元（6）输入端连接，IEEE1588时钟（2） 的另一输入端与GPS（8）的输出端连接，IEEE1588时钟（2）输出端与同步脉冲发送模块（5）输入端连接，同步脉冲发送模块（5）输出端和标准电流电压转换器（3）输出端分别与标准通道数据采集单元（4）输入端连接，标准通道数据采集单元（4）输出端和被测通道数据采集单元（6）输出端均与数据处理单元（7）连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于IEEE1588对时方式的电子式互感器校准试验装置，其特征在于，所述的标准通道数据采集单元采用高精度数据采集卡PCI5922。
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