專利名稱：一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置及方法，屬于對電子式互感器校驗儀的校準、檢定與檢測領域。
背景技術(shù)：
電子式互感器校驗儀是校驗電子式互感器的主要設備，國內(nèi)外很多學者都對其開展了研究，如專利《電子式互感器現(xiàn)場校驗儀》。但是對于電子式互感器校驗儀的校驗方法相關(guān)研究比較少。專利《基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定裝置》提出了一種電子式互感器校驗儀校驗裝置，首先通過交流電橋產(chǎn)生兩路模擬信號，這兩路模擬信號之間相差已知的標準的比差和角差，然后采用標準采樣裝置對其中一路模擬信號進行高精度采樣，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換單元將采樣值按照IEC61850-9-1標準組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給被檢電子式互感器校驗儀。另一路模擬信號就直接發(fā)送給被測電子式互感器校驗儀。 這樣通過交流電橋加數(shù)字采樣的方式，得到了一路標準模擬信號，一路標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，并且兩路信號相差已知的標準的比差和角差，被測電子式互感器校驗儀接收這兩路信號進行采樣計算，將其得到的誤差與兩路信號相差已知的標準的比差和角差相比較就可以得到被測電子式互感器校驗儀的誤差。但是這種方式下，由于需要先完成采樣，再組裝數(shù)據(jù)幀發(fā)送的方式，所以發(fā)送的標準IEC61850數(shù)據(jù)幀與另外一路對應的模擬輸出信號相比的延時比較大，相當于標準IEC61850數(shù)據(jù)幀相對于一次電流的絕對延時很大，會導致被測電子式互感器校驗儀無法同步，無法進行誤差校準。專利《一種電子式互感器校驗儀的校準試驗裝置》由于也是基于標準A/D采樣來實現(xiàn)，也存在標準IEC61850數(shù)據(jù)幀相對于一次電流的絕對延時過大的問題。有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置及方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置及方法，作為一個校準測量系統(tǒng)，它采用了數(shù)字源和標準同步脈沖源相結(jié)合的方式，采用數(shù)學公式產(chǎn)生標準的IEC61850數(shù)據(jù)幀，與另外一路對應的模擬輸出信號之間無延時，并且采用數(shù)字方法疊加比差和角差。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于包括人機交互單元、同步電源控制模塊、電流/電壓輸出模塊、同步脈沖輸出模塊、數(shù)字輸出控制單元和數(shù)字輸出單元，校準電子式互感器校驗儀時，實驗員通過人機交互單元設置需要輸出的標準電流/電壓以及比差和角差，同步電源控制模塊根據(jù)設定的標準電流/電壓值控制電流/電壓輸出模塊輸出電壓和電流，同步電源控制模塊同時還控制同步脈沖輸出模塊輸出同步脈沖信號，其脈沖上升沿與電流/電壓輸出模塊過零點同步，其頻率為IHz ;數(shù)字輸出控制單元根據(jù)設定的標準電流/電壓以及比差和角差，通過計算得出標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，并控制數(shù)字輸出單元輸出。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，被測電子式互感器校驗儀設置有模擬輸入單元、同步脈沖接收模塊、IEC61850信號接收單元、誤差計算單元；電子式互感器校驗儀校驗裝置中的電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗儀中的模擬輸入單元；同步脈沖輸出模塊輸出的同步秒脈沖輸出至被測電子式互感器校驗儀的同步脈沖接收模塊；數(shù)字輸出單元輸出的標準IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至被測電子式互感器校驗儀的IEC61850信號接收單元。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，所述電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流范圍為0-6A，標準電流范圍為0-120V，準確度等級為O. 01級；同步脈沖輸出模塊輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流/電壓信號過零點之間相位差不超過O. 3分。如上所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，所述數(shù)字·輸出控制單元通過數(shù)學公式，根據(jù)設定好的標準電流/電壓信號以及比差和角差信號，抽樣計算出各個采樣點的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標準IEC61850數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明還提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗方法，采用如上所述的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于包括如下步驟
O首先通過人機交互單元設置以下4個參數(shù)
1)標準電流/電壓有效值Im ;
2)本電子式互感器校驗儀校驗裝置輸出的標準誤差比差和角差g；
3)輸出IEC61850數(shù)據(jù)幀對應的采樣頻率；
2)然后同步電源控制模塊根據(jù)相關(guān)參數(shù)控制電流/電壓輸出模塊輸出標準電流/電壓信號卜⑴= 1-(2.7/ -%),其中 =0時刻為同步脈沖輸出模塊輸出秒脈沖上升沿對應
的時刻，當 =0時，只=0 'f為標準電流/電壓信號的頻率，其額定值為50Hz ；
3)同時數(shù)字輸出控制單元根據(jù)相關(guān)參數(shù)，根據(jù)公式計算出各個抽樣點的值為
_ ..I
甘中 J,. = I11—S^-O ,I I φ_, = φ,._ _ cy. = ο，Δ J"=—.
L (3/) = I. sm LrfX X ΔΓ - aJ ^ ■■" " ..I ’
S.Λ.I . W
#為采樣點的序號值，其值從0開始到-I結(jié)束；如此周而復始循環(huán)，循環(huán)周期為Is ；
數(shù)字輸出控制單元根據(jù)公式得到各抽樣點值之后，按照IEC61850數(shù)據(jù)協(xié)議將其組裝成IEC61850數(shù)據(jù)幀并控制數(shù)字輸出單元輸出標準IEC61850數(shù)據(jù)幀；數(shù)字輸出單元輸出標準
IEC61850數(shù)據(jù)幀間隔為JT ,其抖動不超過10 Lis ；
4)被測電子式互感器校驗儀中的模擬輸入單元接收電流/電壓/輸出模塊輸出的標準電流/電壓信號，同步脈沖接收模塊接收同步脈沖輸出模塊的秒脈沖同步信號；在同步脈沖接收模塊的觸發(fā)下模擬輸入單元對標準電流/電壓信號進行A/D采樣，并將結(jié)果輸出到誤差計算單元中；與此同時被測電子式互感器校驗儀中的IEC61850信號接收單元接收數(shù)字輸出單元輸出的標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，并進行解析，將解析結(jié)果發(fā)送至誤差計算單元；誤差計算單元根據(jù)模擬輸出單元和IEC61850信號接收單元發(fā)送過來的信號進行誤差計算，得到比差和角差，將其與人機交互單元設置的本電子式互感器校驗儀校驗裝置輸出
的標準誤差比差5%和角差％相比較即可得到被測電子式互感器校驗儀的誤差。本發(fā)明的有益效果是1)采用數(shù)學方法產(chǎn)生標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，無須通過模擬采樣得到，與另外一路對應的模擬輸出信號之間無延時；2)采用數(shù)字方法疊加比差和角差，準確度高，溯源簡單。


圖I是本發(fā)明實施例工作原理框圖。圖2是同步脈沖與電流(電壓)波形圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。圖I的標記說明1-電子式互感器校驗儀校驗裝置、2-人機交互單元、3-同步電源控制模塊、4-電流/電壓輸出模塊、5-同步脈沖輸出模塊、6-數(shù)字輸出控制單兀、7-數(shù)字輸出單元、8-被測電子式互感器校驗儀、9-模擬輸入單元、10-同步脈沖接收模塊、11-IEC61850信號接收單元、12-誤差計算單元。如圖I所示，本發(fā)明實施例包括電子式互感器校驗儀校驗裝置I、人機交互單元
2、同步電源控制模塊3、電流/電壓輸出模塊4、同步脈沖輸出模塊5、數(shù)字輸出控制單元
6、數(shù)字輸出單元7、被測電子式互感器校驗儀8、模擬輸入單元9、同步脈沖接收模塊10、IEC61850信號接收單元11、誤差計算單元12。對于電子式互感器校驗儀的校準，如圖I所示，電子式互感器校驗儀校驗裝置I中的電流/電壓輸出模塊4輸出的標準電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗儀8中的模擬輸入單元9 ;同步脈沖輸出模塊5輸出的同步秒脈沖輸出至同步脈沖接收模塊10 ；數(shù)字輸出單元7輸出的標準IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至IEC61850信號接收單元。其中的電流/電壓輸出模塊4輸出的標準電流范圍為0-6A，標準電流范圍為0-120V，準確度等級為O. 01級；同步脈沖輸出模塊5輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊4輸出的標準電流/電壓信號過零點之間相位差不超過O. 3分；
其中的數(shù)字輸出控制單元通過數(shù)學公式，根據(jù)設定好的標準電流/電壓信號和比差角差信號，抽樣計算出各個采樣點的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標準IEC61850數(shù)據(jù)幀。具體實施時，首先通過人機交互單元2設置相關(guān)以下4個參數(shù)
4)標準電流(電壓)有效值1:_；
5)本電子式互感器校驗儀校驗裝置輸出的標準誤差(比差和角差g)；6)輸出IEC61850數(shù)據(jù)幀對應的采樣頻率；
然后同步電源控制模塊3根據(jù)相關(guān)參數(shù)控制電流/電壓輸出模塊4輸出標準電流/電壓信號 :(" = I, sin(2~./r -α； ,其中 =0時刻為同步脈沖輸出模塊5輸出秒脈沖上升沿對
應的時刻，由于同步秒脈沖上升沿與標準電流/電壓過零點時刻一致，則當 =0時，σ。=0。/為標準電流/電壓信號的頻率，其額定值為50Hz。同時數(shù)字輸出控制單元6根據(jù)相關(guān)參數(shù)，根據(jù)公式計算出各個抽樣點的值為
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于包括人機交互單元、同步電源控制模塊、電流/電壓輸出模塊、同步脈沖輸出模塊、數(shù)字輸出控制單元和數(shù)字輸出單元，校準電子式互感器校驗儀時，實驗員通過人機交互單元設置需要輸出的標準電流/電壓以及比差和角差，同步電源控制模塊根據(jù)設定的標準電流/電壓值控制電流/電壓輸出模塊輸出電壓和電流，同步電源控制模塊同時還控制同步脈沖輸出模塊輸出同步脈沖信號，其脈沖上升沿與電流/電壓輸出模塊過零點同步，其頻率為IHz ;數(shù)字輸出控制單元根據(jù)設定的標準電流/電壓以及比差和角差，通過計算得出標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，并控制數(shù)字輸出單元輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，被測電子式互感器校驗儀設置有模擬輸入單元、同步脈沖接收模塊、IEC61850信號接收單元、誤差計算單元；電子式互感器校驗儀校驗裝置中的電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流/電壓信號連接至被測電子式互感器校驗儀中的模擬輸入單元；同步脈沖輸出模塊輸出的同步秒脈沖輸出至被測電子式互感器校驗儀的同步脈沖接收模塊；數(shù)字輸出單元輸出的標準IEC61850數(shù)據(jù)幀輸出至被測電子式互感器校驗儀的IEC61850信號接收單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，所述電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流范圍為0-6A，標準電流范圍為0-120V，準確度等級為O. Ol級；同步脈沖輸出模塊輸出的秒脈沖信號其上升沿與電流/電壓輸出模塊輸出的標準電流/電壓信號過零點之間相位差不超過O. 3分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于，所述數(shù)字輸出控制單元通過數(shù)學公式，根據(jù)設定好的標準電流/電壓信號以及比差和角差信號，抽樣計算出各個采樣點的值，然后按照IEC61850-9-1/2協(xié)議組裝成標準IEC61850數(shù)據(jù)幀。
5.一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗方法，采用如權(quán)利要求I所述的電子式互感器校驗儀校驗裝置，其特征在于包括如下步驟 O首先通過人機交互單元設置以下4個參數(shù)標準電流/電壓有效值
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于數(shù)字源的電子式互感器校驗儀校驗裝置及方法，作為一個校準測量系統(tǒng)，它采用了數(shù)字源和標準同步脈沖源相結(jié)合的方式，采用數(shù)學方法產(chǎn)生標準的IEC61850數(shù)據(jù)幀，與另外一路對應的模擬輸出信號之間無延時，并且采用數(shù)字方法疊加比差和角差。本發(fā)明的優(yōu)點是采用數(shù)學方法產(chǎn)生標準IEC61850數(shù)據(jù)幀，無須通過模擬采樣得到，與另外一路對應的模擬輸出信號之間無延時；采用數(shù)字方法疊加比差和角差，準確度高，溯源簡單。
文檔編號G01R35/02GK102944861SQ20121043681
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者胡浩亮, 李前, 李鶴, 李登云, 熊前柱, 楊春燕, 雷民, 章述漢 申請人:中國電力科學研究院