CN210166454U - 一种综合保护测控装置电测量校准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种综合保护测控装置电测量校准装置，综合保护测控装置为被检装置，被检装置上具有第一通讯接口，本实用新型的校准装置包括标准装置和控制主站。标准装置包括电流采集模块、电压采集模块、计时器、功率电能运算器和中央处理器。电流采集模块、电压采集模块的信号输入端，分别与被检装置所在的测试点电路连接，检测电源施加在测试点处的电流和电压信号。优选地，电流采集模块、电压采集模块均采用带有电信号采集功能的稳压器，可以对电源输入的波动电压进行稳压。本实用新型的电能量校准方法解决了市面上无脉冲输出的综合保护测控装置难以校验电能量的问题，无需获得综合保护测控装置的电能量脉冲输出。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，具体涉及一种综合保护测控装置电测量校准装置。
背景技术
近年来，随着电网建设的迅速发展和自动化程度普遍提高，厂站端自动化设备应用越来越广泛，综合保护装置作为检测设备运行的“眼睛”，它的检测精度、电能质量等指标是否符合规程要求，是否能够快速、准确地采集各种电力参数，以便及时掌握电网的运行情况，是衡量综合自动化系统准确性的关键，更是保障电网安全运行的必要条件。
目前，通过对并网电厂“迎峰度夏”、“迎峰度冬”等形式的监督检查发现，现场使用了不同厂家、各种规格、种类繁多的综合保护装置系统，绝大多数电厂没有对6kV综合保护测控装置的电测量功能开展检测工作，少数开展的“检测”充其量只能算是比对。目前电厂用电的电能通过综合保护测控装置实现电能的部分检测，而缺乏计量跟踪。同时，通过调研发现，绝大多数厂家的综合保护测控装置的电能量没有脉冲输出接口，只有通讯输出接口，而现有的综合保护测控装置电测量校准装置对通讯输出方式的综合保护装置无法开展有效的检测。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种综合保护测控装置电测量校准装置。
本实用新型提供一种综合保护测控装置电测量校准装置，综合保护测控装置为被检装置，所述被检装置上具有第一通讯接口，本实用新型的电测量校准装置包括标准装置和控制主站；所述标准装置包括电流采集模块、电压采集模块、计时器、功率电能运算器和中央处理器；用于检测电源施加在测试点处的电流和电压信号的所述电流采集模块、电压采集模块的信号输入端，分别与被检装置所在的测试点电路连接；所述功率电能运算器包括功率运算器和电能计量模块，用于计算测试点的功率的所述功率运算器的信号输入端与电流采集模块、电压采集模块的信号输出端分别连接，功率运算器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接；用于根据功率值和时间值计算测试点累积的电能值的所述电能计量模块的功率信号输入端与功率运算器的信号输出端连接，电能计量模块的时间信号输入端与所述计时器连接，电能计量模块的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接；用于向中央处理器发送时间信号，并根据中央处理器发送的对时指令完成时间调整的所述计时器与中央处理器连接；用于收集所述功率运算器、所述计时器和所述电能计量模块的输出的信息，并与所述控制主站进行交流的所述中央处理器具有通讯模块；所述控制主站具有第二通讯接口和第三通讯接口，控制主站通过第二通讯接口与所述中央处理器通讯模块的接口建立通讯连接；控制主站通过第三通讯接口与所述被检装置的第一通讯接口建立通讯连接。
较佳地，所述电流采集模块、电压采集模块均采用带有电信号采集功能的稳压器。
较佳地，所述稳压器采用MC34063A 型线性稳压器。
较佳地，所述被检装置具有反馈电能值的脉冲输出口，所述标准装置还包括脉冲变换器和误差计算器；用于将检测的功率数据转换为脉冲信号输出的所述脉冲变换器的信号输入端与计时器、所述功率运算器的信号输出端分别连接；所述误差计算器具有第一脉冲输入口和第二脉冲输入口，所述第一脉冲输入口为内部接口，与脉冲变换器的信号输出端连接；所述第二脉冲输入口为外部接口，与所述被检装置的脉冲输出口连接，用于比对第一、第二脉冲输入口信号输入值的误差计算器的信号输出端与所述中央处理连接。
较佳地，所述脉冲变换器的型号为LM331，所述误差计算器的型号为BF532。
较佳地，所述通讯模块为SN75HVD3082E通讯模块，所述通讯模块包括通过通讯总线与所述控制主站进行数据交互的信号输出端RS485+和RE485-，所述通讯模块还包括用于进行标准装置内数据的交互的信号输入端TXD和RXD。
较佳地，所述功率电能运算器采用ADE7758型计量芯片，所述计时器采用MC-306晶振。
与现有技术相比，本实用新型的电测量校准装置解决了市面上无脉冲输出的综合保护测控装置难以校验电能量的问题，控制主站通过测量综合保护测控装置和标准装置在一定时间内检测的功率值来计算综合保护测控装置的电能量误差，无需获得综合保护测控装置的电能量脉冲输出。并且，在进一步的方案中，针对有脉冲输出的综合保护测控装置，本实用新型也提供了相应的设备，使校准更加便捷。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的综合保护测控装置电测量校准装置的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例的中央处理器的通讯模块的电路示意图；
图3为本实用新型电能量校准方法一的流程图；
图4为本实用新型电能量校准方法二的流程图；
图5为本实用新型电能量校准方法三的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
实施例一：
请参见图1，图1为本实用新型实施例一的综合保护测控装置电测量校准装置的结构示意图。本实用新型涉及一种综合保护测控装置电测量校准装置，综合保护测控装置为被检装置，被检装置上具有第一通讯接口，本实用新型的校准装置包括标准装置和控制主站。
标准装置包括电流采集模块、电压采集模块、计时器、功率电能运算器和中央处理器。电流采集模块、电压采集模块的信号输入端，分别与被检装置所在的测试点电路连接，检测电源施加在测试点处的电流和电压信号，包括a\b\c三相电源线上的电压信号Ua、Ub、Uc和电流信号Ia、Ib、Ic。在本实施例中，电流采集模块、电压采集模块均采用带有电信号采集功能的稳压器，可以对电源输入的波动电压进行稳压。
功率电能运算器包括功率运算器和电能计量模块，功率运算器的信号输入端与电流采集模块、电压采集模块的信号输出端分别连接，根据电流采集模块、电压采集模块采集的信号计算测试点的功率，功率运算器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接。电能计量模块的功率信号输入端与功率运算器的信号输出端连接，电能计量模块的时间信号输入端与计时器连接，电能计量模块的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接，电能计量模块根据功率运算器输出的功率值和计时器输出的时间值计算测试点累积的电能值。
计时器与中央处理器连接，用于向中央处理器发送时间信号，并在中央处理器发送对时指令后完成时间调整，或者说时间同步。
中央处理器具有通讯模块，中央处理器用于收集功率运算器、计时器和电能计量模块的输出的信息，并与控制主站进行交流。
控制主站具有第二通讯接口和第三通讯接口，控制主站通过第二通讯接口与中央处理器通讯模块的接口建立通讯连接，接收中央处理器发送的信息和向中央处理器发送指令。控制主站通过第三通讯接口与被检装置的第一通讯接口建立通讯连接，采集被检装置测量的测试点的功率和电能值。
优选地，功率电能运算器可以采用ADE7758型计量芯片，计时器可以采用MC-306晶振，稳压器可以采用MC34063A 型线性稳压器，脉冲变换器的型号为LM331，误差计算器的型号为BF532。
请参见图2，图2为本实用新型一实施例的中央处理器的通讯模块的电路示意图。优选地，通讯模块为SN75HVD3082E通讯模块（以SN75HVD3082E芯片为核心），通讯模块包括信号输出端RS485+和RE485-，RS485+和RE485-分别通过通讯总线与控制主站进行数据交互，通讯模块还包括信号输入端TXD和RXD，TXD和RXD分别与中央处理器连接，用于进行标准装置内数据的交互。SN75HVD3082E通讯模块是一款半双工低功耗的通信芯片，能够在长距离双绞线电缆上传输高达200kbps速率的信号。此款通讯结构设计可使得供电电流极低，小于0.6mA，当处于不通讯的关闭模式时，供电电流几乎为零，适合本装置低功耗的要求，信号输出端RS485+和RE485-跨接了限位二极管，使得通讯模块电路具有较宽的共模抑制范围和较高的静电放电保护能力。
校准方法一：
请结合参见图1、图2、图3，图3为本实用新型电能量校准方法一的流程图。所述电能量校准方法一分为7个步骤，过程如下：
S11、将标准装置的电流采集模块、电压采集模块，分别接入被检装置所在的测试点电路，并使控制主站、标准装置和被检装置建立通讯连接。
S12、标准装置的功率运算器根据输入的电压和电流计算出所述测试点的功率，并将功率信息传送给中央处理器，控制主站通过第二通讯接口监测标准装置检测的功率。
S13、控制主站通过第三通讯接口监测被检装置检测的功率，待标准装置和被检装置检测的功率稳定后，控制主站通过第二通讯接口和第三通讯接口分别向标准装置和被检装置同时下发对时命令，使标准装置与被检装置的计时器时间一致。
S14、对时成功后，控制主站通过第二通讯接口和第三通讯接口分别向标准装置和被检装置同时下发定时功率召测命令，下发定时召测命令的次数为10次，每次召测命令的下达时间为2秒。
S15、控制主站通过第二通讯接口和第三通讯接口同时读取标准装置与被检装置在2秒内检测的功率值，读取次数为10次。
S16、当标准装置和被检装置10次测试的功率值的数据波动均小1%时，算出10个功率测试值的平均值；当标准装置或被检装置10次测试值的数据波动大于或等于1%时，10次测试值的数据全部清零，重新操作S13至S15，直至10次测试值的数据波动小于1%。控制数据的波动是为了提高数据的准确性，防止波动过大导致较大的误差，多次测量取平均值可以进一步提高数据的精确度。
S17、控制主站通过公式（1）算出被检装置的电能量相对误差
，公式（1）为：
其中， 
表示标准装置在2秒内检测的平均功率值，
表示被检装置在2秒内检测的平均功率值。
控制主站通过测量综合保护测控装置和标准装置在一定时间内检测的功率值来计算综合保护测控装置的电能量误差，只需测得被检装置和标准装置的功率值，无需获得被检装置的电能量脉冲输出，适用于市面上无脉冲输出的综合保护测控装置。
校准方法二：
请结合参见图1、图2和图4，图4为本实用新型电能量校准方法二的流程图，所述电能量校准方法二分为5个步骤，过程如下：
S21、将标准装置的电流采集模块、电压采集模块，分别接入被检装置所在的测试点电路，并使控制主站、标准装置和被检装置建立通讯连接。
S22、在标准装置开始检测前，控制主站记录被检装置当前电能示值E0。
S23、标准装置开始检测后，其中央处理器将电能计量模块计算的电能值反馈给控制主站，同时控制主站持续记录被检装置检测的电能值，当标准装置检测的电能值达到预设值E后，控制主站停止记录。
S24、设控制主站最后一次记录的被检装置检测的电能示值为E1。
S25、控制主站通过公式（2）算出被检装置检测的电能量相对误差
，公式（2）为：
。
电能量校准方法二也无需获得被检装置的电能量脉冲输出，且计算速度快，操作方便。
实施例二：
请继续参见图1，在实施例一的基础上，被检装置具有反馈电能值的脉冲输出口，本实施例的标准装置还包括脉冲变换器和误差计算器。
脉冲变换器的信号输入端与计时器、功率运算器的信号输出端分别连接，将检测的功率数据转换为脉冲信号输出。
误差计算器具有第一脉冲输入口和第二脉冲输入口，第一脉冲输入口为内部接口，与脉冲变换器的信号输出端连接；第二脉冲输入口为外部接口，与被检装置的脉冲输出口连接，误差计算器的信号输出端与中央处理连接，误差计算器根据预设规则完成对第一、第二脉冲输入口信号输入值的比对后，向中央处理器输出比对结果。
本实施例电测量校准装置既可以实施电能量校准方法一、电能量校准方法二，针对具有脉冲输出口的被检装置，还能够实施电能量校准方法三。
请结合参见图1、图2和图5，图5为本实用新型电能量校准方法三的流程图。
电能量校准方法三分为3个步骤，过程如下：
S31、将标准装置的电流采集模块、电压采集模块，分别接入被检装置所在的测试点电路，并使控制主站、标准装置和被检装置建立通讯连接。
S32、标准装置中，功率运算器对采集的电压和电流值进行功率运算，计时器提供时间信号，功率运算器和计时器分别将功率信号和时间信号传送给脉冲变换器，脉冲变换器将脉冲信号发送给误差计算器。
S33、设一段时间内，误差计算器第一脉冲输入口接收的脉冲数为
，第二脉冲输入口接收的脉冲数为
，误差计算器通过公式（3）算出被检装置的电能量相对误差
，公式（3）为：
。
此方法可以直接通过误差计算器算出被检装置的电能量相对误差，对于有脉冲输出的综合保护测控装置，无需使用控制主站来计算电能量相对误差，节约了设备，操作更加方便。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种综合保护测控装置电测量校准装置，综合保护测控装置为被检装置，所述被检装置上具有第一通讯接口，其特征在于包括标准装置和控制主站；
所述标准装置包括电流采集模块、电压采集模块、计时器、功率电能运算器和中央处理器；
用于检测电源施加在测试点处的电流和电压信号的所述电流采集模块、电压采集模块的信号输入端，分别与被检装置所在的测试点电路连接；
所述功率电能运算器包括功率运算器和电能计量模块，用于计算测试点的功率的所述功率运算器的信号输入端与电流采集模块、电压采集模块的信号输出端分别连接，功率运算器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接；用于根据功率值和时间值计算测试点累积的电能值的所述电能计量模块的功率信号输入端与功率运算器的信号输出端连接，电能计量模块的时间信号输入端与所述计时器连接，电能计量模块的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接；
用于向中央处理器发送时间信号，并根据中央处理器发送的对时指令完成时间调整的所述计时器与中央处理器连接；
用于收集所述功率运算器、所述计时器和所述电能计量模块的输出的信息，并与所述控制主站进行交流的所述中央处理器具有通讯模块；
所述控制主站具有第二通讯接口和第三通讯接口，控制主站通过第二通讯接口与所述中央处理器通讯模块的接口建立通讯连接；控制主站通过第三通讯接口与所述被检装置的第一通讯接口建立通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述电流采集模块、电压采集模块均采用带有电信号采集功能的稳压器。
3.根据权利要求2所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述稳压器采用MC34063A 型线性稳压器。
4.根据权利要求1所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述被检装置具有反馈电能值的脉冲输出口，所述标准装置还包括脉冲变换器和误差计算器；
用于将检测的功率数据转换为脉冲信号输出的所述脉冲变换器的信号输入端与计时器、所述功率运算器的信号输出端分别连接；
所述误差计算器具有第一脉冲输入口和第二脉冲输入口，所述第一脉冲输入口为内部接口，与脉冲变换器的信号输出端连接；所述第二脉冲输入口为外部接口，与所述被检装置的脉冲输出口连接，用于比对第一、第二脉冲输入口信号输入值的误差计算器的信号输出端与所述中央处理连接。
5.根据权利要求4所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述脉冲变换器的型号为LM331，所述误差计算器的型号为BF532。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述通讯模块为SN75HVD3082E通讯模块，所述通讯模块包括通过通讯总线与所述控制主站进行数据交互的信号输出端RS485+和RE485-，所述通讯模块还包括用于进行标准装置内数据的交互的信号输入端TXD和RXD。
7.根据权利要求1所述的一种综合保护测控装置电测量校准装置，其特征在于：所述功率电能运算器采用ADE7758型计量芯片，所述计时器采用MC-306晶振。
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