基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同時(shí)對(duì)多條線路或多個(gè)電壓等級(jí)母線開展電能質(zhì)量測(cè)試時(shí)，尤其在對(duì)1000kV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測(cè)試分析時(shí)，需要采用多臺(tái)電能質(zhì)量測(cè)試分析儀，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)性無法精確保證的問題，提供一種基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，所述測(cè)量方法，將多個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)，再將所述一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置。本發(fā)明確保了多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)的同時(shí)性和一致性，對(duì)于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動(dòng)事件方面更加精確。
【專利說明】基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行與測(cè)量相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，本發(fā)明尤其適用于多條交流特高壓線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前在電能質(zhì)量測(cè)試工作中，當(dāng)同時(shí)對(duì)多條線路或多個(gè)電壓等級(jí)母線開展電能質(zhì)量測(cè)試時(shí)，需要采用多臺(tái)電能質(zhì)量測(cè)試分析儀，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)性無法精確保證。尤其在對(duì)IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測(cè)試分析中，需要同時(shí)測(cè)量多條線路或者主變的高、中、低壓多條母線，為了精確分析特高壓設(shè)備投切及線路運(yùn)行過程中的電能質(zhì)量指標(biāo)情況,對(duì)不同測(cè)量點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)同時(shí)性要求很高，因此需要研究并解決此種情況下測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有同時(shí)對(duì)多條線路或多個(gè)電壓等級(jí)母線開展電能質(zhì)量測(cè)試時(shí)，尤其在對(duì)IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量測(cè)試分析時(shí)，需要采用多臺(tái)電能質(zhì)量測(cè)試分析儀，對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)性無法精確保證的問題，提供一種基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟:
1、將被測(cè)量的多條交流線路的多個(gè)模擬量信號(hào)通過測(cè)試線引出，并統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)模擬信號(hào)輸入端；
2、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置首先將多個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)，再將所述一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置；
3、數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對(duì)所述一組數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，并對(duì)屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，最終同時(shí)獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明中，所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，包括:
采集多條交流線路模擬量信號(hào)的模擬量采集電路；
接收模擬量采集電路采集的模擬信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)的中央處理器；
將所述一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置的數(shù)字量輸出模塊。
[0007]本發(fā)明中，所述模擬量采集電路包括霍爾傳感器和隔離放大器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的精度大于16bit ;所述數(shù)字量輸出模塊為光纖接口。
[0008]本發(fā)明中，所述步驟2中，所述預(yù)定通訊規(guī)約為IEC61850。
[0009]本發(fā)明中，所述步驟2中，將每條交流線路的三相電壓和三相電流為一組模擬量信號(hào)，在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號(hào)中定義為其中6個(gè)數(shù)據(jù)通道。
[0010]本發(fā)明中，所述步驟3中，所述電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡指標(biāo)。
[0011]所述每條交流線路的諧波分析中，采用DFT算法進(jìn)行分析。
[0012]本發(fā)明基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，利用數(shù)字信號(hào)的集成特性，通過將多組模擬量信號(hào)調(diào)制成一組數(shù)字信號(hào)，利用一臺(tái)數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置即可以進(jìn)行測(cè)試分析，大大節(jié)省了測(cè)量?jī)x器，同時(shí)減少了多臺(tái)測(cè)量?jī)x器測(cè)量接線、設(shè)置及數(shù)據(jù)分析的工作量，并且確保了多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)的同時(shí)性和一致性，對(duì)于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動(dòng)事件方面更加精確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明測(cè)量方法的過程示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1和圖2，本發(fā)明基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，首先將被測(cè)量的多條交流線路的多個(gè)模擬量信號(hào)通過測(cè)試線引出，這里，多條交流線路可以是普通交流線路，IOOOkV交流特高壓電網(wǎng)中的多條線路或者主變的高、中、低壓多條母線等，將多條交流線路的多個(gè)模擬量信號(hào)引出后，統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)模擬信號(hào)輸入端。
[0017]模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置是本發(fā)明測(cè)試方法必備的核心組件，其包括:
模擬量采集電路，模擬量采集電路負(fù)責(zé)采集多條交流線路的模擬量信號(hào)，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)模擬信號(hào)輸入端是模擬量采集電路的一個(gè)組成部分，模擬量采集電路還包括霍爾傳感器和隔離放大器，以避免信號(hào)失真，由于霍爾傳感器對(duì)高頻信號(hào)隔離較少，可以最大能力的做到原始數(shù)據(jù)的還原，模擬信號(hào)通過霍爾傳感器和隔離放大器接入，交直流信號(hào)均可傳變。
[0018]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收模擬量采集電路采集的多條交流線路的多個(gè)模擬量信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊可以采用工業(yè)級(jí)高精度16bit以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，保證模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度，在此結(jié)構(gòu)下，最大程度的保證了電能質(zhì)量測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0019]中央處理器，中央處理器是模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的核心部分，其根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)。這里，預(yù)定通訊規(guī)約可以是IEC61850系列，較好的是采用IEC61850-9-2，在此要提到數(shù)字信號(hào)的采樣頻率，通常數(shù)字信號(hào)的采樣為等間隔采樣，每個(gè)周波采樣點(diǎn)數(shù)為固定值。[0020]數(shù)字輸出信號(hào)報(bào)文格式的定義，該方法主要目的是解決多組模擬量信號(hào)同時(shí)測(cè)量問題，因此在報(bào)文格式的定義環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量信號(hào)的數(shù)量確定數(shù)字信號(hào)的通道數(shù)，例如每條交流線路的三相電壓(Ual、Ubl、Ucl)和三相電流(Ial、IbU Icl)為一組模擬量信號(hào)，將占用6個(gè)通道，即在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號(hào)中定義為其中6個(gè)數(shù)據(jù)通道，當(dāng)測(cè)量3組模擬量信號(hào)時(shí)(三條交流線路)，通道數(shù)應(yīng)不少于18個(gè)。
[0021]數(shù)字量輸出模塊，其作用是將經(jīng)過中央處理器處理后的一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置，出于本發(fā)明的目的，數(shù)字量輸出模塊較好的是采用光纖接口。
[0022]數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置接收到前述的一組數(shù)字信號(hào)后，根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對(duì)一組數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，并對(duì)屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，分別得出每條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，最終同時(shí)獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡等指標(biāo)。
[0023]數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置在進(jìn)行諧波分析時(shí)有別于傳統(tǒng)模擬信號(hào)測(cè)量裝置，傳統(tǒng)測(cè)量裝置具有鎖相環(huán)節(jié)，可以確保當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時(shí)，每周波的采樣點(diǎn)數(shù)不變，從而采用DFT或FFT算法進(jìn)行諧波分析，其中FFT算法要求分析周期的采樣點(diǎn)數(shù)為2N。而數(shù)字信號(hào)的采樣為等間隔或稱等速率采樣，當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時(shí)，每周波的采樣點(diǎn)數(shù)可能會(huì)出現(xiàn)變化，無法保證采樣點(diǎn)數(shù)為2N，因此在進(jìn)行諧波分析時(shí)，F(xiàn)FT算法就無法適用，要采用DFT或其他優(yōu)化算法進(jìn)行分析。
[0024]采用本發(fā)明的測(cè)量法對(duì)多條交流線路進(jìn)行測(cè)試，減少了多臺(tái)測(cè)量?jī)x器測(cè)量接線、設(shè)置及數(shù)據(jù)分析的工作量，并且確保了多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)的同時(shí)性，對(duì)于分析電能質(zhì)量相關(guān)潮流、擾動(dòng)事件方面更加精確。
【權(quán)利要求】
1.基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將被測(cè)量的多條交流線路的多個(gè)模擬量信號(hào)通過測(cè)試線引出，并統(tǒng)一接入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)模擬信號(hào)輸入端； 2)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置首先將多個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)，再將所述一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置； 3)數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約對(duì)所述一組數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，并對(duì)屬于同一交流線路的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行歸類，最終同時(shí)獲得多條交流線路的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，包括: 采集多條交流線路模擬量信號(hào)的模擬量采集電路； 接收模擬量采集電路采集的模擬信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約的報(bào)文格式，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的每個(gè)數(shù)字信號(hào)作為所述報(bào)文格式定義下的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，輸出符合預(yù)定通訊規(guī)約一組數(shù)字信號(hào)的中央處理器； 將所述一組數(shù)字信號(hào)接入數(shù)字式電能質(zhì)量測(cè)量裝置的數(shù)字量輸出模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述模擬量采集電路包括霍爾傳感器和隔離放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的精度大于16bit。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述數(shù)字量輸出模塊為光纖接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟2)中，所述預(yù)定通訊規(guī)約為IEC61850。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟2)中，將每條交流線路的三相電壓和三相電流為一組模擬量信號(hào)，在根據(jù)預(yù)定通訊規(guī)約輸出的一組數(shù)字信號(hào)中定義為其中6個(gè)數(shù)據(jù)通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟3)中，所述電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括每條交流線路的電壓、頻率、電流、諧波、閃變、三相不平衡指標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于數(shù)字信號(hào)的多條交流線路的電能質(zhì)量同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述每條交流線路的諧波分析中，采用DFT算法進(jìn)行分析。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103823141SQ201410071549
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】徐斌, 羅亞橋, 計(jì)長(zhǎng)安, 洪偉, 胡翀, 鄭國強(qiáng), 高博, 戴申華, 謝毓廣 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院