电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法，系统包括暂态试验条件仿真单元、高频分压器、合并单元和暂态特性检测单元，暂态试验条件仿真单元输出的一次侧高电压U1，一次上侧高电压U1还通过高频分压器转化为暂态特性检测单元的标准源信号U2，被测电子式电压互感器与高频分压器相并联，被测电子式电压互感器的采样值通过合并单元的光纤接口发送给暂态特性检测单元，作为暂态特性检测单元的被测信号。本发明的电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法，能够可靠完善的对电子式电压互感器的暂态特性进行检测，旨在提高电子式电压互感器的暂态性能，为电子式电压互感器的安全稳定运行提供技术保障。
【专利说明】电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电网检测【技术领域】，具体涉及一种电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着智能电网的快速发展，电子式电压互感器(EVT)已在智能电网中大量应用，担负着将电力系统一次侧电压准确快速的传变给二次侧的计量，测量，保护，故障录波等IED设备，其性能的好坏直接影响IED设备的运行。
[0003]当电网稳定运行时，电子式电压互感器的一次电压幅值的频率均接近额定参数值，但当电网出现过电压，或大气放电，或开关操作，或短路故障，或线路重合闸等情况时，电网系统的电压均会出现暂态过程，在此过程中要求电子式电压互感器能够在毫秒级时间内以不超过误差限值准确传变一次电压，这对于二次侧的IED设备来说，至关重要。
[0004]电子式电压互感器的暂态条件分为两类，一类是一次侧短路，在高压端子与接地低压端子之间的电源短路之后，电子式电压互感器的二次输出电压应在额定频率的I个周波内下降到短路前峰值的10%以下；另一类是线路带滞留电荷的重合闸，线路开关断开时的电荷量取决于断开时电压的相位，最坏的情况是在电压峰值瞬间断开，不同原理的电压互感器在此时的二次输出电压U(to)有差异，当线路重合闸时，u(to)将叠加在正弦信号上，会造成暂态误差，若在一次侧电压峰值时切断线路，再在电压峰值时且符号与滞留电荷相反时重合，要求在重合后2到3个周波内瞬时电压误差不超过10%，3到4.5个周波内瞬时电压误差不超过5%。
[0005]但是，由于电子式电压互感器输出为数字接口，传统的测试系统无法接入数字量，从而造成电子式电压互感器的暂态测试时严重滞后，目前国内外，还没有针对EVT的暂态特性进行专门的测试方法与系统，是当期急需解决的问题，以便保证电子式电压互感器的长期安全稳定运行。
【发明内容】
[0006]本发明所解决的技术问题是克服现有技术中传统的测试系统无法接入数字量，从而造成电子式电压互感器的暂态测试时严重滞后，目前国内外，还没有针对EVT的暂态特性进行专门的测试方法与系统，本发明提供的电子式电压互感器的暂态特性检测系统及方法，能够可靠完善的对电子式电压互感器的暂态特性进行检测，旨在提高电子式电压互感器的暂态性能，提高电子式电压互感器的测试技术，为电子式电压互感器的安全稳定运行提供技术保障。
[0007]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0008]一种电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:包括暂态试验条件仿真单元、高频分压器、合并单元和暂态特性检测单元，所述暂态试验条件仿真单元输出的一次侧高电压U1给被测电子式电压互感器提供试验所用的不同电压等级，一次侧高电压U1还通过高频分压器转化为低电压，作为暂态特性检测单元的标准源信号U2，被测电子式电压互感器与高频分压器相并联，且一同与暂态试验条件仿真单元相并联，被测电子式电压互感器的采样值通过合并单元的光纤接口发送给暂态特性检测单元，作为暂态特性检测单元的被测信号。
[0009]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述暂态试验条件仿真单兀包括输出的一次侧高电压U1的电源、第一开关CBl和第二开关CB2,所述第一开关CBl并联在电源的两端，所述第二开关CB2的一端与电源的正极串联，另一端为暂态试验条件仿真单元的一次侧高电压U1的输出端，其中电阻Rg为限流电阻。
[0010]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述暂态特性检测单元包括
[0011]位于高压侧的前置采集单元，用于采集及处理标准源信号，并传送给后置处理单元;
[0012]位于低压侧的后置处理单元，用于接收被测信号和前置采集单元采集的标准源信号，并捕捉暂态试验的突变量，进行数据录波以及误差计算；
[0013]所述前置采集单元与后置处理单元之间通过光纤通信，所述后置处理单元还通过光纤与位于高压侧的合并单元进行通信，均采用IEC61850-9-1、IEC61850-9-2或FT3通信协议。
[0014]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述前置采集单元包括DSP处理器、电压转换器、信号调理电路、ADC采集电路、电池组、光发送器和光接收器，所述标准源信号U2通过电压转换器与信号调理电路相连接，所述信号调理电路还通过ADC采集电路与DSP处理器相连接，所述DSP处理器通过光发送器将采集的标准源信号数据发送给后置处理单元，所述DSP处理器通过光接收器接收后置处理单元发送的时钟同步信号，并将时钟同步信号传送给ADC采集电路，控制采集周期，所述电池组用于提高工作电压。
[0015]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述信号调理电路设有截止频率不低于20kHz的低通滤波电路；所述ADC采集电路的AD芯片为24位高速采样芯片。
[0016]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述后置处理单元包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、FPGA、时钟模块和PowerPC主处理器,所述第一光纤收发器用于接收前置采集单元发送的标准源信号采样值，并传送给FPGA ;所述第二光纤收发器用于接收合并单元发送的被测信号采样值，并传送给FPGA ;所述时钟模块用于控制标准源信号与被测信号进行同步采样，与FPGA相连接，所述FPGA用于补偿数据接收环节在时域上带来的附加误差，并将时域补偿后的数据，传送给PowerPC主处理器，进行数据录波以及误差计算。
[0017]前述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述后置处理单元还包括人机界面，所述人机界面与PowerPC主处理器相连接，所述人机界面包括高分辨率的彩色LCD显示器，用于完成数据的图形化绘制、误差参数显示。
[0018]基于上述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统的检测方法，其特征在于:包括以下步骤，[0019]步骤(1)，根据公式(1)，确定一次侧高电压U1的电源的输出电压U1,
[0020]
【权利要求】
1.一种电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:包括暂态试验条件仿真单元、高频分压器、合并单元和暂态特性检测单元，所述暂态试验条件仿真单元输出的一次侧高电压U1给被测电子式电压互感器提供试验所用的不同电压等级，一次侧高电压U1还通过高频分压器转化为低电压，作为暂态特性检测单元的标准源信号U2，被测电子式电压互感器与高频分压器相并联，且一同与暂态试验条件仿真单元相并联，被测电子式电压互感器的采样值通过合并单元的光纤接口发送给暂态特性检测单元，作为暂态特性检测单元的被测信号。
2.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述暂态试验条件仿真单元包括输出的一次侧高电压U1的电源、第一开关CBl和第二开关CB2，所述第一开关CBl并联在电源的两端，所述第二开关CB2的一端与电源的正极串联，另一端为暂态试验条件仿真单元的一次侧高电压U1的输出端，其中电阻Rg为限流电阻。
3.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述暂态特性检测单元包括 位于高压侧的前置采集单元，用于采集及处理标准源信号，并传送给后置处理单元； 位于低压侧的后置处理单元，用于接收被测信号和前置采集单元采集的标准源信号，并捕捉暂态试验的突变量，进行数据录波以及误差计算； 所述前置采集单元与后置处理单元之间通过光纤通信，所述后置处理单元还通过光纤与位于高压侧的合并单元进行通信，均采用IEC61850-9-l、IEC61850-9-2或FT3通信协议。
4.根据权利要求3所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述前置采集单元包括DSP处理器、电压转换器、信号调理电路、ADC采集电路、电池组、光发送器和光接收器，所述标准源信号U2通过电压转换器与信号调理电路相连接，所述信号调理电路还通过ADC采集电路与DSP处理器相连接，所述DSP处理器通过光发送器将采集的标准源信号数据发送给后置处理单元，所述DSP处理器通过光接收器接收后置处理单元发送的时钟同步信号，并将时钟同步信号`传送给ADC采集电路，控制采集周期，所述电池组用于提高工作电压。
5.根据权利要求4所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述信号调理电路设有截止频率不低于20kHz的低通滤波电路；所述ADC采集电路的AD芯片为24位高速采样芯片。
6.根据权利要求3所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述后置处理单兀包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、FPGA、时钟模块和PowerPC主处理器，所述第一光纤收发器用于接收前置采集单元发送的标准源信号采样值，并传送给FPGA ;所述第二光纤收发器用于接收合并单元发送的被测信号采样值，并传送给FPGA ;所述时钟模块用于控制标准源信号与被测信号进行同步采样，与FPGA相连接，所述FPGA用于补偿数据接收环节在时域上带来的附加误差，并将时域补偿后的数据，传送给PowerPC主处理器，进行数据录波以及误差计算。
7.根据权利要求6所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:所述后置处理单元还包括人机界面，所述人机界面与PowerPC主处理器相连接，所述人机界面包括高分辨率的彩色LCD显示器，用于完成数据的图形化绘制、误差参数显示。
8.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统的检测方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤(I )，根据公式(I )，确定一次侧高电压U1的电源的输出电压U1,
9.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:步骤(2)，通过控制暂态试验条件仿真单元，控制被测电子式电压互感器进入一次侧短路的暂态试验或者线路带滞留电荷重合闸的暂态试验的方法为闭合第二开关CB2，控制第一开关CBl由断开到闭合，使被测电子式电压互感器一次侧的电压降为零，为一次侧短路的暂态试验；断开第一开关CB1，控制第二开关CB2在一次侧高电压U1的正峰值处由闭合到断开，在一次侧高电压U1的负峰值处由断开到闭合，为线路带滞留电荷重合闸的暂态试验。
10.根据权利要求1所述的电子式电压互感器的暂态特性检测系统，其特征在于:计算瞬时电压误差ε的方法为， (1)误差电压Ue=Utest-Uref，其中Utest为被测信号的电压值，Uref为标准源信号的电压值； (2)通过公式(3)，得到瞬时电压误差ε，公式(3)如下，
【文档编号】G01R35/02GK103630866SQ201310407411
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】孙健, 崔恒志, 王忠东, 汤汉松, 袁宇波, 袁晓冬, 罗强, 卜强生 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院