CN205176249U - 一种电子式互感器计量性能检测装置 - Google Patents

一种电子式互感器计量性能检测装置 Download PDF

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刘勇
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本实用新型提供一种电子式互感器计量性能检测装置,包括依次连接的输入接口组件、中央处理器和输出接口组件;输入接口组件包括分别连接至中央处理器的同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及MMI配置接口器,中央处理器上分别连接有时钟、电池、数据存储器和录波及电能量运算器;输出接口组件包括分别连接在中央处理器上的电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器。本实用新型提出的装置,有效且可靠地提高了集成度及计量的准确度,并能够具体分析电子式电流互感器与电子式电压互感器对计量的影响的大小;有效提高了电子式互感器在智能变电站的计量准确性,进而提高了安装有电子式互感器的智能变电站的运行可靠性。

Description

一种电子式互感器计量性能检测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力设备计量性能检测技术领域,具体涉及一种电子式互感器计量性能检测装置。
背景技术
[0002] 随着国家电网公司建设坚强智能电网的提出,应用于电力系统中的各种设备正在向智能化方向发展,而电子式互感器由于其优点,正在被广泛的应用于电力系统中。但考虑到电子式互感器的可靠性等原因,目前电子式互感器还远未取代电磁式互感器,也未用作计量场合。目前,绝大部分计量点仍采用电磁式互感器以及基于模拟量的智能电表,计量点的智能化程度已经显著低于整个智能变电站的水平,电子式互感器由于是一次设备上的二次技术,稳定性和可靠性仍然未得到充分的解决,为促进提升电子式互感器的可靠性,特别是作为法定收费器具的可靠性,就需要一种长期的在线检测装置来进行分析。
[0003]目前,现有电能计量装置只能接入传统电磁式互感器的模拟信号,或单纯的数字式电子式互感器,而在传统电磁式互感器实现数字化计量时,需要增加一个模拟量输出的合并单元,这样提高整体计量特性没有任何的帮助,且在当前电子式互感器技术不成熟、运行时间不长、经验不足的状况下,该项研究尚无法准确、全面且有效的实现对电子式互感器的计量性能进行检测的装置。
实用新型内容
[0004] 有鉴于此,本实用新型提供一种电子式互感器计量性能检测装置,该装置有效且可靠地提高了集成度及计量的准确度,并能够具体分析电子电子式电流互感器与电子式电压互感器对计量的影响的大小;有效提高了电子式互感器在智能变电站的计量准确性,进而提高了安装有电子式互感器的智能变电站的运行可靠性。
[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006] 一种电子式互感器计量性能检测装置,所述检测装置包括依次连接的输入接口组件、中央处理器和输出接口组件;
[0007] 所述输入接口组件包括同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及丽I配置接口器,且所述同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及MMI配置接口器分别连接至所述中央处理器;
[0008] 所述中央处理器上分别连接有时钟、电池、数据存储器和录波及电能量运算器;
[0009] 所述输出接口组件包括电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器,且所述电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器分别连接在所述中央处理器。
[0010] 优选的,所述同步对时接口器与设置在变电站内的同步装置连接;
[0011] 所述同步对时接口器用1 口线连接至所述中央处理器。
[0012] 优选的,所述数字量接口器与被测电子式互感器的以太网报文帧输出器连接,所述以太网报文帧输出器连接至以太网控制器;所述以太网控制器连接至所述中央处理器;
[0013] 所述被测电子式互感器包括被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器,且所述被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器均连接至所述数字量接口器。
[0014] 优选的,所述模拟量接口器与电磁式互感器或电容式电压互感器的模拟量信号输出器连接,且所述电磁式互感器包括电磁式电流互感器及电磁式电压互感器;
[0015] 所述模拟量信号输出器用16bitADC器件连接至所述中央处理器。
[0016] 优选的,所述MMI配置接口器用HDLC总线在母板上与所述中央处理器连接。
[0017] 优选的,所述MMI配置接口器上设有点阵中文图形字库液晶显示器、翻动按键、编程键、有功和无功电能脉冲信号指示灯、采样值工况灯及比差/角差越限告警灯。
[0018] 从上述的技术方案可以看出,本实用新型提供了一种电子式互感器计量性能检测装置,包括依次连接的输入接口组件、中央处理器和输出接口组件;输入接口组件包括分别连接至中央处理器的同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及丽I配置接口器,中央处理器上分别连接有时钟、电池、数据存储器和录波及电能量运算器;输出接口组件包括分别连接在中央处理器上的电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器。本实用新型提出的装置,有效且可靠地提高了集成度及计量的准确度,并能够具体分析电子电子式电流互感器与电子式电压互感器对计量的影响的大小;有效提高了电子式互感器在智能变电站的计量准确性,进而提高了安装有电子式互感器的智能变电站的运行可靠性。
[0019] 与最接近的现有技术比,本实用新型提供的技术方案具有以下优异效果:
[0020] 1、本实用新型所提供的技术方案中,装置通过依次连接的输入接口组件、中央处理器和输出接口组件;输入接口组件包括分别连接至中央处理器的同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及丽I配置接口器,中央处理器上分别连接有时钟、电池、数据存储器和录波及电能量运算器;输出接口组件包括分别连接在中央处理器上的电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器的设置。有效且可靠地提高了集成度及计量的准确度,并能够具体分析电子电子式电流互感器与电子式电压互感器对计量的影响的大小。
[0021] 2、本实用新型所提供的技术方案,装置可以具体分析电子电子式电流互感器与电子式电压互感器对计量的影响的大小;并有效且可靠地提高了集成度及计量的准确度,有效提高了电子式互感器在智能变电站的计量准确性,进而提高了安装有电子式互感器的智能变电站的运行可靠性。
[0022] 3、本实用新型提供的技术方案,应用广泛,具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
[0023] 图1是本实用新型的一种电子式互感器计量性能检测装置的结构示意图;
[0024] 图2是本实用新型的一种电子式互感器计量性能检测装置的具体应用例的结构示意图;
[0025] 图3是本实用新型的具体应用例中装置的应用场合示意图。
[0026] 其中,1-输入接口组件;101-同步对时接口器;102-数字量接口器;103-模拟量接口器;104-MMI配置接口器;2-中央处理器;201-时钟;202_电池;203_数据存储器;204-录波及电能量运算器;3_输出接口组件;301-电能脉冲接口器;302_时钟脉冲接口器;4_变电站内的同步装置;5-10 □线;6_以太网报文帧输出器;7_以太网控制器;8_被测电子式互感器;9_电磁式互感器;10_电容式电压互感器;ll-16bitADC器件;12_HDLC总线;13-液晶显不器;14-翻动按键;15-编程键;16_电能脉冲彳目号指不灯;17-米样值工况灯;18-比差/角差越限告警灯。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0028] 如图1所示,本实用新型提供一种电子式互感器计量性能检测装置,检测装置包括依次连接的输入接口组件1、中央处理器2和输出接口组件3 ;
[0029] 输入接口组件I包括同步对时接口器101、数字量接口器102、模拟量接口器103及丽I配置接口器104,且同步对时接口器101、数字量接口器102、模拟量接口器103及丽I配置接口器104分别连接至中央处理器2 ;
[0030] 中央处理器2上分别连接有时钟201、电池202、数据存储器203和录波及电能量运算器204 ;
[0031 ] 输出接口组件3包括电能脉冲接口器301和时钟脉冲接口器302,且电能脉冲接口器301和时钟脉冲接口器302分别连接在中央处理器2。
[0032] 其中,同步对时接口器101与设置在变电站内的同步装置4连接;
[0033] 同步对时接口器101用1 口线5连接至中央处理器2。
[0034] 其中,数字量接口器102与被测电子式互感器8的以太网报文帧输出器6连接,以太网报文帧输出器6连接至以太网控制器7 ;以太网控制器7连接至中央处理器2 ;
[0035] 被测电子式互感器8包括被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器,且被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器均连接至数字量接口器102。
[0036] 其中,模拟量接口器103与电磁式互感器9或电容式电压互感器10的模拟量信号输出器连接,且电磁式互感器9包括电磁式电流互感器及电磁式电压互感器;
[0037] 模拟量信号输出器用16bitADC器件11连接至中央处理器2。
[0038] 其中,丽I配置接口器104用HDLC总线12在母板上与中央处理器2连接。
[0039] 其中,丽I配置接口器104上设有点阵中文图形字库液晶显示器13、翻动按键14、编程键15、有功和无功电能脉冲信号指示灯16、采样值工况灯17及比差/角差越限告警灯18。
[0040] 如图2和3所示,本实用新型提供一种电子式互感器计量性能检测装置的具体应用例,该应用例中:同步对时接口器101为前端同步和对时模块;数字量接口器102为数字信号接入插件;模拟量接口器103为前端模拟信号接入插件;MMI配置接口器104为MMI插件;中央处理器2为CPU插件。
[0041] 装置大小为4U 19英寸,模拟量插件可同时接入12路电磁式互感器的模拟量信号输出,数字量插件可同时接入12路电子式互感器的数字量信号输出,通过接收变电站内的同步和对时信号等,装置完成模拟量信号和数字量信号的录波,并进行两者的比差和角差运算;
[0042]同时,装置具有集中式电能表的功能,可完成2只模拟量电能表的全部功能,以及12只数字化电能表的功能,装置还就有采样值和电能量数据上送等对外通讯功能等,通过上述的功能,可进行电子式互感器和电磁式互感器之间的长期运行比对,在瞬时采样值和电能量累积方面进行长期在线录波和分析,从而有利于发现两者之间的差异,有利于更好的测试电子式互感器的计量特性,从而为电子式互感器适应变电站计量打下数据观测基础。
[0043] 主CPU插件采用双核浮点CPU MPC8247和FPGA联合设计,FPGA负责模拟量信号和数字量信号的采样和插值同步等,主CPU进行两者信号的录波,以及比差和角差运算,电能量累积运算等。前端模拟量插件,可同时接入12只电磁式互感器模拟量信号输出,采用16bit ADC设计接入FPGA系统,前端数字量插件,可同时接入12组电子式互感器数字量信号输出,采用HFBR5803设计接入FPGA系统,前端同步和对时插件为装置提供采样值插值和同步信号,并为装置提供运行时间,MMI插件,主要完成录波显示和电能量数据的远传、显示、脉冲输出等功能。
[0044] 该装置最主要的特征时可同时接入12路电磁式互感器,以及12组电子式电流或电压互感器,对两种互感器的模拟量信号以及数字量信号进行采样和插值同步,获得同一时间断面的瞬时采样值后,进行长期的录波,并进行比差和角差运算,同时装置还具有集中式电能表的功能,可完成基于模拟量的电能量累积,以及基于数字量的电能量累积,并进行两者之间的电能量差异比较,通过上述的长期比对等,可有效观察电子式互感器的计量特性,有利于提升电子式互感器的计量稳定性,从而提升电子式互感器针对智能变电站的适用性。
[0045] I)前端模拟信号接入插件:
[0046] 用于接收外部电磁式电流互感器、电磁式或电容式电压互感器的二次侧模拟量信号输出,最多可同时接收12路模拟量信号,模拟量信号通过插件内部的6路精密小电流互感器和6路精密电压互感器进行信号量程变换,经2路6通道16bitADC器件接入主CPU插件的FPGA部分;
[0047] 2)前端数字信号接入插件:
[0048] 用于接收外部试品电子式电流互感器、电子式电压互感器的100M光纤以太网采样值报文帧输出,最多可同时接收12路采样值报文帧,报文帧通过12路以太网控制器接入主CPU插件的FPGA部分;
[0049] 3)前端同步和对时模块:
[0050] 用于接收变电站内同步装置发出的光纤IRIG-B信号,以串行1 口线的方式接入主CPU插件,一方面,测试和计算程序利用其中的秒脉冲信号为采样插值节拍基准,对采集到的模拟量信号和数字量信号进行插值运算等,从而获取同一时间断面的三相电流和三相电压数据,完成采样值录波等,一方面,测试和计算程序利用其中的绝对时间信号作为采样值异常等事件的时标;
[0051] 4) MMI 插件:
[0052] CPU同样采用MPC 8247,和主CPU系统物理上基于母板进行连接,采用HDLC总线方式,通讯速率可达到100M,满足信息尤其是采样值波形的动态显示。具有含2路RS485串行口、2路100M电光互换式以太网接口,基于IEC 61850-8描述的丽S服务等可向站控层设备上送送电能量等数据,具有240X128点阵中文图形字库液晶,以及6个上下翻动等按键以及I个编程键,具有14个有功和无功电能脉冲信号指示灯,14个采样值工况灯等,另外还具有比差/角差越限告警灯12个,另外单独具有I路配置和调试用电以太网接口。
[0053] 5) CPU插件:主CPU采用飞思卡尔公司的MPC8247,为双核浮点CPU,另外包括程序和数据存储空间使用的FLASH为256Mbytes,内存空间SRAM为16Mbytes,以及电能量实时存储空间FRAM为256Kbytes。辅助CPU为FPGA系统,FPGA系统主要完成模拟信号和数字信号的初步处理,包括控制AD转换芯片工作,以及模拟量信号和数字量信号基于同一时间断面的插值运算等,主CPU和辅助CPU之间通过双口 RAM进行数据共享,插值完成后的模拟量信号和数字量信号存放于双口 RAM中。
[0054] 在软件功能上,首先,主CPU系统读取双口 RAM中的瞬时采样值数据,循环完成12路模拟量信号及12路数字量信号的每周波80点持续时长为60天的录波存储,并同时计算出两种信号间比差和角差等,其次,主CPU系统具有集中式电能表的功能,基于来自电磁式互感器的模拟量信号,以及电子式互感器的数字量信号,可完成2只模拟量电能表的全部功能,以及12只数字化电能表的功能,其中电能量累计的有功准确度精度等级为0.2S级,无功电能量累积的精度等级为1.0级,另外还具有电参量测量、多费率、需量等多功能;
[0055] 其中,前端模拟信号接入插件,和外部连接形式为12个独立的3针式孔型航空插头模式,每个独立的孔型航空插头可接驳I路电磁式互感器二次模拟量抽头,以此一一对应12组电磁式互感器,其中6路为电流输入型通道,支持电磁式互感器二次额定值为IA和
1.5A两种电流规格,6路电压输入型通道支持额定为57.7V和100V两种电压规格,ADC芯片采用ADI公司的AD7665,该芯片的地址和数据总线直接接入主CPU系统的FPGA部分。
[0056] 其中,前端数字信号接入插件,和外部连接形式为12路ST型100M光纤以太网端口,采用器件为HFBR5803,可接收电子式互感器依据IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2LE协议传输的瞬时采样值数据报文帧,以太网控制器采用Intel公司的LXT971,通过该控制器接入主CPU系统的的FPGA部分。
[0057] 其中,前端同步和对时模块,和外部连接形式为多模ST型接收器,采用器件为HFBR2412,可接收变电站内同步授时装置发送的光纤IRIG-B信号并转换成电平信号,直接接入FPGA的1 口线,由FPGA提取其中的秒脉冲信号作为采样插值基准,提取其中的绝对时标作为系统运行时间。
[0058] 其中,主CPU系统,FPGA器件首先基于前端采样值同步模块传来的秒脉冲信号启动外部中断响应任务,基于该秒脉冲分频为80HZ采样节拍信号,基于该分频信号控制前端模拟信号接入模块中的AD7656工作时序,得到基于秒脉冲信号的每周波80点采样值数据,因目前常用的电子式互感器采样率已规定为每周波80点,所以中断响应任务基于该80HZ分频信号可直接对由光纤以太网接收到的采样值报文帧进行线性插值,并对采样值报文帧中的额定延迟时间进行处理,通过上述处理,可得到同一时间断面的模拟信号和数字信号数据,也即得到同一时刻的三相电流、电压瞬时采样值,基于此数据基础,主CPU系统可完成瞬时采样值录波,长期比对,计算角差比差等,并可完成集中式电能量累积。
[0059] 其中,MMI插件,主要完成录波显示和电能量数据的远传、显示、脉冲输出等功能,通过以太网接口,可配置电能表的费率时段、模拟信号和数字信号采样配置方案,以及数字信号报文帧MAC地址等信息,和站控层通讯可采用IEC 61850-8描述的MMS服务。
[0060] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,而这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电子式互感器计量性能检测装置,其特征在于,所述检测装置包括依次连接的输入接口组件、中央处理器和输出接口组件; 所述输入接口组件包括同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及MMI配置接口器,且所述同步对时接口器、数字量接口器、模拟量接口器及MMI配置接口器分别连接至所述中央处理器; 所述中央处理器上分别连接有时钟、电池、数据存储器和录波及电能量运算器; 所述输出接口组件包括电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器,且所述电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器分别连接在所述中央处理器。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述同步对时接口器与设置在变电站内的同步装置连接; 所述同步对时接口器用1 口线连接至所述中央处理器。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数字量接口器与被测电子式互感器的以太网报文帧输出器连接,所述以太网报文帧输出器连接至以太网控制器;所述以太网控制器连接至所述中央处理器; 所述被测电子式互感器包括被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器,且所述被测电子式电压互感器及被测电子式电流互感器均连接至所述数字量接口器。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述模拟量接口器与电磁式互感器或电容式电压互感器的模拟量信号输出器连接,且所述电磁式互感器包括电磁式电流互感器及电磁式电压互感器; 所述模拟量信号输出器用16bitADC器件连接至所述中央处理器。
5.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述MMI配置接口器用HDLC总线在母板上与所述中央处理器连接。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述MMI配置接口器上设有点阵中文图形字库液晶显示器、翻动按键、编程键、有功和无功电能脉冲信号指示灯、采样值工况灯及比差/角差越限告警灯。
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