一种测试电子式互感器极性的设备以及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种测试电子式互感器极性的设备以及系统，所述设备包括：嵌入式模块、通过总线与所述嵌入式模块相连接的控制模块以及与所述控制模块相连接的功率放大器；所述的嵌入式模块，采集预先设定的电流属性，并将所述的电流属性通过总线传送给所述的控制模块；所述的控制模块，根据所述的电流属性向所述的功率放大器发送模拟信号；所述的功率放大器，对所述的模拟信号进行功率放大后输出。本实用新型测定了电子式互感器的极性，为相关继电保护装置以及测量、计量装置正确运行提供了保障。
【专利说明】一种测试电子式互感器极性的设备以及系统
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型关于电力系统中的智能变电站【技术领域】，特别是关于智能变电站中电 子式互感器的检测【技术领域】，具体的讲是一种测试电子式互感器极性的设备以及系统。
【背景技术】
[0002] 智能变电站是以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基础的新 一代变电站。智能变电站以电子式互感器替换常规互感器，以智能断路器代替常规断路器， 依据IEC61850标准，将常规变电站的弊端进行了大幅度的改善，减少了常规变电站在调 试、运行等方面的缺陷，大大提高了变电站安全运行的可靠性。
[0003] 智能变电站是智能电网的重要支撑节点，电子式互感器作为智能变电站的重要设 备，其性能测试对保证智能变电站安全稳定运行有重要影响。在测试光互感器或电子式互 感器的极性时，一般采用大电流发生器在一次设备通流，通过抓取合并单元发布的采样报 文来确定互感器极性。
[0004] 现有技术中，使用测试传统互感器极性的方法来对电子式互感器的极性进行测 试，其具体为：用干电池在一次线路上施加一个瞬时直流电压，用指针表在二次回路监测电 流流向来判断互感器极性。
[0005] 上述的测试方案中，电子式互感器内部集成了数据采集单元、数据转换单元和数 据发布单元，发布的数字量信号在合并单元进行同步处理后输出。因此用干电池点极性后 一次回路中的电流模拟量被合并单元采集后通过发布的数字量信号表示，也就无法用指针 表在二次回路监测电流流向；且干电池电压和放电能力有限，回路中的电流非常小，有时只 能产生微安级电流，若抓取电子式互感器发出的SV报文并解析，无法与噪声干扰区分开。
[0006] 此外，现有技术中还有使用升流器、标准互感器和电子式互感器校验仪，让一次电 流同时通过电子式互感器和标准互感器，使用电子式互感器校验仪比较二者的电流相位， 从而得到极性关系的方案。但是该测试方案使用的大型设备过多；升流器功率大且不安全； 实验过程繁琐；并且需要大量安全措施。
[0007] 因此，如何对电子式互感器的极性进行有效精确测定是本领域亟待解决的技术难 题。 实用新型内容
[0008] 为了解决现有技术中针对电子式互感器的极性测定方案存在的上述技术缺陷，本 实用新型实施例提供了一种测试电子式互感器极性的设备以及系统，通过建立由嵌入式模 块、控制模块以及功率放大器组成的设备，从线路一次侧施加大小可控的直流电流，抓取电 子式互感器发出的数据包，然后使用报文分析仪分析数据包中包含的电流波形，得到电子 式互感器的极性，为相关继电保护装置以及测量、计量装置正确运行提供了保障。
[0009] 本实用新型的目的之一是，提供一种测试电子式互感器极性的设备，所述的设备 包括嵌入式模块、通过总线与所述嵌入式模块相连接的控制模块以及与所述控制模块相连 接的功率放大器；所述的嵌入式模块，采集预先设定的电流属性，并将所述的电流属性通过 总线传送给所述的控制模块；所述的控制模块，根据所述的电流属性向所述的功率放大器 发送模拟信号；所述的功率放大器，对所述的模拟信号进行功率放大后输出。
[0010] 在本实用新型的优选实施方式中，所述的控制模块包括：数字信号处理器，根据所 述的电流属性确定出数字波形；数模转换器，与所述的数字信号处理器相连接，对所述的数 字波形进行数模转换；隔离器，与所述的数模转换器相连接，对数模转换后的数字波形进行 隔离处理，得到模拟信号。
[0011] 在本实用新型的优选实施方式中，所述的功率放大器包括：放大电路，对所述的模 拟信号进行功率放大；保护电路，与所述的放大电路相连接，当所述功率放大后的模拟信号 超出预先设定的功率阈值时，输出报警信号。
[0012] 在本实用新型的优选实施方式中，所述的放大电路包括运算放大器、多个电阻以 及开关。
[0013] 在本实用新型的优选实施方式中，所述的功率放大器包括：报警电路，与所述的保 护电路相连接，接收所述保护电路输出的报警信号，根据所述的报警信号进行报警，并将所 述的功率放大器停止。
[0014] 本实用新型的目的之一是，提供一种测试电子式互感器极性的系统，所述的系统 包括报文分析仪、被测的电子式互感器以及测试电子式互感器极性的设备；其中，所述的测 试电子式互感器极性的设备与被测的电子式互感器相连接；被测的电子式互感器与所述的 报文分析仪相连接；所述的测试电子式互感器极性的设备，根据预先设定的电流属性输出 模拟信号；被测的电子式互感器，采集所述的模拟信号，根据所述的模拟信号输出采集量 SV报文；所述的报文分析仪，抓取所述的SV报文，根据所述的SV报文输出所述电子式互 感器的极性。
[0015] 在本实用新型的优选实施方式中，所述测试电子式互感器极性的设备中：嵌入式 模块采集的预先设定的电流属性包括第一时刻、直流电流以及第二时刻；所述的控制模块 根据所述的电流属性输出模拟信号；所述的功率放大器输出的模拟信号为：第一时刻内无 模拟信号输出，当到达第一时刻时，输出的模拟信号为直流电流，当第二时刻到达时，停止 输出模拟信号。
[0016] 在本实用新型的优选实施方式中，所述测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器的放大电路中的开关在第一时刻内断开，达到第一时刻时闭合，到达第二时刻时断开。
[0017] 在本实用新型的优选实施方式中，所述的报文分析仪包括：报文抓取模块，用于抓 取所述的SV报文；报文解析模块，用于对所述的SV报文进行解析，得到电流采样波形；极 性输出模块，用于根据所述的电流采样波形输出所述电子式互感器的极性。
[0018] 本实用新型的有益效果在于，提供了一种测试电子式互感器极性的设备以及系 统，，通过建立由嵌入式模块、控制模块以及功率放大器组成的设备，从线路一次侧施加大 小可控的直流电流，抓取电子式互感器发出的数据包，然后使用报文分析仪分析数据包中 包含的电流波形，得到电子式互感器的极性，相比于传统的极性测试，电子式互感器极性测 试设备可直接在一次回路中通量，通过合并单元抓取的SV报文直接解析确定极性，可一次 性完成互感器极性和合并单元极性的校验，为相关继电保护装置以及测量、计量装置正确 运行提供了保障，电子式互感器极性测试设备输出电流可调，简洁直观；功率放大器引入负 反馈调节，提高了输出电流的精度；电子式互感器极性测试设备的功率越限保护和告警功 能能够很好的保护人身和设备安全。
[0019] 为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的系统的结构框图；
[0022] 图2为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备的结构框图；
[0023] 图3为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中控制模块 的结构框图；
[0024] 图4为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器的实施方式一的结构框图；
[0025] 图5为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器的实施方式二的结构框图；
[0026] 图6为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器中放大电路的原理图；
[0027] 图7为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的系统中报文分析 仪的结构框图；
[0028] 图8为本实用新型提供的具体实施例中测试电子式互感器极性的设备的主体功 能框图；
[0029] 图9为本实用新型提供的具体实施例中测试电子式互感器极性的系统的现场测 试示意图。
【具体实施方式】
[0030] 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。基于本实用新型中的实施例，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。
[0031] 下面首先介绍本实用新型的缩略语和关键术语：
[0032] SV :Sampled Value，采样值。基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的 相关模型对象和服务，以及这些模型对象和服务到IS0/IEC8802-3帧之间的映射。
[0033] 智能变电站：smart substation。采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以 全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、 控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线 分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
[0034] 电子式互感器极性：电子式互感器输出的数字量信号与一次侧的模拟量信号相位 相同或相反的特性。
[0035] 本实用新型主要解决现有电子式互感器极性的测定不精确的问题。图1为本实用 新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的系统的结构框图，由图1可知，该系统包 括：报文分析仪1〇〇、被测的电子式互感器200以及测试电子式互感器极性的设备300。
[0036] 其中，所述的测试电子式互感器极性的设备300与被测的电子式互感器200相连 接；
[0037] 被测的电子式互感器200与所述的报文分析仪100相连接；
[0038] 所述的测试电子式互感器极性的设备300,根据预先设定的电流属性输出模拟信 号；
[0039] 被测的电子式互感器200,采集所述的模拟信号，根据所述的模拟信号输出采集量 SV报文；
[0040] 所述的报文分析仪100,抓取所述的SV报文，根据所述的SV报文输出所述电子式 互感器的极性。
[0041] 图2为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备的结构框图， 由图2可知，该设备具体包括嵌入式模块301、通过总线与所述嵌入式模块301相连接的控 制模块302以及与所述控制模块302相连接的功率放大器303。
[0042] 所述的嵌入式模块301，采集预先设定的电流属性，并将所述的电流属性通过总线 传送给所述的控制模块；
[0043] 所述的控制模块302,根据所述的电流属性向所述的功率放大器发送模拟信号；
[0044] 所述的功率放大器303,对所述的模拟信号进行功率放大后输出。
[0045] 图3为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中控制模块 的结构框图，由图3可知，所述的控制模块包括：
[0046] 数字信号处理器3021，根据所述的电流属性确定出数字波形；
[0047] 数模转换器3022,与所述的数字信号处理器相连接，对所述的数字波形进行数模 转换；
[0048] 隔离器3023,与所述的数模转换器相连接，对数模转换后的数字波形进行隔离处 理，得到模拟信号。
[0049] 图4为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器的实施方式一的结构框图，由图4可知，在实施方式一中，所述的功率放大器303包括：
[0050] 放大电路3031，对所述的模拟信号进行功率放大；
[0051] 保护电路3032,与所述的放大电路相连接，当所述功率放大后的模拟信号超出预 先设定的功率阈值时，输出报警信号。
[0052] 但是在电子式互感器极性测试设备保持电流输出时将回路断开，相当于电子式互 感器极性测试设备的外接负载R趋于无穷大，此时电流输出端口两端需要产生很大的电压 以驱动外部回路，进而威胁人身和设备安全。因此，功率放大器还需引入保护电路，当电子 式互感器极性测试设备的输出功率超过设定的阈值时，功率放大器将停止输出并触发设 备告警。
[0053] 图5为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器的实施方式二的结构框图，由图5可知，在实施方式二中，所述的功率放大器303还包 括：
[0054] 报警电路3033,与所述的保护电路相连接，接收所述保护电路输出的报警信号，根 据所述的报警信号进行报警，并将所述的功率放大器停止。
[0055] 图6为本实用新型实施例提供的一种测试电子式互感器极性的设备中功率放大 器中放大电路的原理图，由图6可知，所述的放大电路3031包括运算放大器、多个电阻以及 开关。根据运算放大器原理，可得如下方程：
【权利要求】
1. 一种测试电子式互感器极性的设备，其特征在于，所述测试电子式互感器极性的设 备包括嵌入式模块、通过总线与所述嵌入式模块相连接的控制模块以及与所述控制模块相 连接的功率放大器； 所述的嵌入式模块，采集预先设定的电流属性，并将所述的电流属性通过总线传送给 所述的控制模块； 所述的控制模块，根据所述的电流属性向所述的功率放大器发送模拟信号； 所述的功率放大器，对所述的模拟信号进行功率放大后输出。
2. 根据权利要求1所述的测试电子式互感器极性的设备，其特征在于，所述的控制模 块包括： 数字信号处理器，根据所述的电流属性确定出数字波形； 数模转换器，与所述的数字信号处理器相连接，对所述的数字波形进行数模转换； 隔离器，与所述的数模转换器相连接，对数模转换后的数字波形进行隔离处理，得到模 拟信号。
3. 根据权利要求1或2所述的测试电子式互感器极性的设备，其特征在于，所述的功率 放大器包括： 放大电路，对所述的模拟信号进行功率放大； 保护电路，与所述的放大电路相连接，当所述功率放大后的模拟信号超出预先设定的 功率阈值时，输出报警信号。
4. 根据权利要求3所述的测试电子式互感器极性的设备，其特征在于，所述的放大电 路包括运算放大器、多个电阻以及开关。
5. 根据权利要求3所述的测试电子式互感器极性的设备，其特征在于，所述的功率放 大器还包括： 报警电路，与所述的保护电路相连接，接收所述保护电路输出的报警信号，根据所述的 报警信号进行报警，并将所述的功率放大器停止。
6. -种测试电子式互感器极性的系统，其特征在于，所述的测试电子式互感器极性的 系统包括报文分析仪、被测的电子式互感器以及如权利要求1至5任意一项所述的测试电 子式互感器极性的设备； 其中，所述的测试电子式互感器极性的设备与被测的电子式互感器相连接； 被测的电子式互感器与所述的报文分析仪相连接； 所述的测试电子式互感器极性的设备，根据预先设定的电流属性输出模拟信号； 被测的电子式互感器，采集所述的模拟信号，根据所述的模拟信号输出采集量SV报 文； 所述的报文分析仪，抓取所述的SV报文，根据所述的SV报文输出所述电子式互感器的 极性。
7. 根据权利要求6所述的测试电子式互感器极性的系统，其特征在于，所述测试电子 式互感器极性的设备中： 嵌入式模块采集的预先设定的电流属性包括第一时刻、直流电流以及第二时刻； 所述的功率放大器输出的模拟信号为：第一时刻内无模拟信号输出，当到达第一时刻 时，输出的模拟信号为直流电流，当第二时刻到达时，停止输出模拟信号。
8. 根据权利要求7所述的测试电子式互感器极性的系统，其特征在于，所述测试电子 式互感器极性的设备中功率放大器的放大电路中的开关在第一时刻内断开，达到第一时刻 时闭合，到达第二时刻时断开。
9. 根据权利要求7所述的测试电子式互感器极性的系统，其特征在于，所述的报文分 析仪包括： 报文抓取模块，抓取所述的SV报文； 报文解析模块，与所述的报文抓取模块相连接，对所述的SV报文进行解析，得到电流 采样波形； 极性输出模块，与所述的报文解析模块相连接，根据所述的电流采样波形输出所述电 子式互感器的极性。
【文档编号】G01R31/06GK204214991SQ201420753839
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】王沛然, 王丰, 孟超, 张硕, 辛光明, 黄天啸, 张思琪, 王晓斐, 陈宁, 杨琨, 臧景茹, 李烜, 刘苗, 吴涛, 张敏 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 许继电气股份有限公司