一种电子式互感器计量性能检测系统及方法_3

文档序号:9596397阅读:来源:国知局
0090]5-2.读取标准电流互感器的电流信号与标准电压互感器的电压信号,进行电能计量,得到标准结果。
[0091]如图5和6所示,本发明提供一种适用于电子式互感器计量性能检测系统的具体应用装置,该装置包括:依次连接的输入接口组件、CPU插件和输出接口组件;
[0092]输入接口组件包括前端模拟信号接入插件、前端数字信号接入插件、前端同步和对时模块及MMI插件,且前端模拟信号接入插件、前端数字信号接入插件、前端同步和对时模块及MMI插件分别连接至CPU插件;
[0093]CPU插件上分别连接有时钟、电池数据存储器及录波及电能量运算器;
[0094]输出接口组件包括电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器,且电能脉冲接口器和时钟脉冲接口器分别连接在CPU。
[0095]装置大小为4U 19英寸,模拟量插件可同时接入12路电磁式互感器的模拟量信号输出,数字量插件可同时接入12路电子式互感器的数字量信号输出,通过接收变电站内的同步和对时信号等,装置完成模拟量信号和数字量信号的录波,并进行两者的比差和角差运算;
[0096]同时,装置具有集中式电能表的功能,可完成2只模拟量电能表的全部功能,以及12只数字化电能表的功能,装置还就有采样值和电能量数据上送等对外通讯功能等,通过上述的功能,可进行电子式互感器和电磁式互感器之间的长期运行比对,在瞬时采样值和电能量累积方面进行长期在线录波和分析,从而有利于发现两者之间的差异,有利于更好的测试电子式互感器的计量特性,从而为电子式互感器适应变电站计量打下数据观测基础。
[0097]主CPU插件采用双核浮点CPU MPC8247和FPGA联合设计,FPGA负责模拟量信号和数字量信号的采样和插值同步等,主CPU进行两者信号的录波,以及比差和角差运算,电能量累积运算等。前端模拟量插件,可同时接入12只电磁式互感器模拟量信号输出,采用16bit ADC设计接入FPGA系统,前端数字量插件,可同时接入12组电子式互感器数字量信号输出,采用HFBR5803设计接入FPGA系统,前端同步和对时插件为装置提供采样值插值和同步信号,并为装置提供运行时间,MMI插件,主要完成录波显示和电能量数据的远传、显示、脉冲输出等功能。
[0098]该装置最主要的特征时可同时接入12路电磁式互感器,以及12组电子式电流或电压互感器,对两种互感器的模拟量信号以及数字量信号进行采样和插值同步,获得同一时间断面的瞬时采样值后,进行长期的录波,并进行比差和角差运算,同时装置还具有集中式电能表的功能,可完成基于模拟量的电能量累积,以及基于数字量的电能量累积,并进行两者之间的电能量差异比较,通过上述的长期比对等,可有效观察电子式互感器的计量特性,有利于提升电子式互感器的计量稳定性,从而提升电子式互感器针对智能变电站的适用性。
[0099]1)前端模拟信号接入插件:
[0100]用于接收外部电磁式电流互感器、电磁式或电容式电压互感器的二次侧模拟量信号输出,最多可同时接收12路模拟量信号,模拟量信号通过插件内部的6路精密小电流互感器和6路精密电压互感器进行信号量程变换,经2路6通道16bitADC器件接入主CPU插件的FPGA部分;
[0101]2)前端数字信号接入插件:
[0102]用于接收外部试品电子式电流互感器、电子式电压互感器的100M光纤以太网采样值报文帧输出,最多可同时接收12路采样值报文帧,报文帧通过12路以太网控制器接入主CPU插件的FPGA部分;
[0103]3)前端同步和对时模块:
[0104]用于接收变电站内同步装置发出的光纤IRIG-B信号,以串行10 口线的方式接入主CPU插件,一方面,测试和计算程序利用其中的秒脉冲信号为采样插值节拍基准,对采集到的模拟量信号和数字量信号进行插值运算等,从而获取同一时间断面的三相电流和三相电压数据,完成采样值录波等,一方面,测试和计算程序利用其中的绝对时间信号作为采样值异常等事件的时标;
[0105]4)MMI 插件:
[0106]CPU同样采用MPC 8247,和主CPU系统物理上基于母板进行连接,采用HDLC总线方式,通讯速率可达到100M,满足信息尤其是采样值波形的动态显示。具有含2路RS485串行口、2路100M电光互换式以太网接口,基于IEC 61850-8描述的丽S服务等可向站控层设备上送送电能量等数据,具有240X128点阵中文图形字库液晶,以及6个上下翻动等按键以及1个编程键,具有14个有功和无功电能脉冲信号指示灯,14个采样值工况灯等,另外还具有比差/角差越限告警灯12个,另外单独具有1路配置和调试用电以太网接口。
[0107]5)CPU插件:主CPU采用飞思卡尔公司的MPC8247,为双核浮点CPU,另外包括程序和数据存储空间使用的FLASH为256Mbytes,内存空间SRAM为16Mbytes,以及电能量实时存储空间FRAM为256Kbytes。辅助CPU为FPGA系统,FPGA系统主要完成模拟信号和数字信号的初步处理,包括控制AD转换芯片工作,以及模拟量信号和数字量信号基于同一时间断面的插值运算等,主CPU和辅助CPU之间通过双口 RAM进行数据共享,插值完成后的模拟量信号和数字量信号存放于双口 RAM中。
[0108]在软件功能上,首先,主CPU系统读取双口 RAM中的瞬时采样值数据,循环完成12路模拟量信号及12路数字量信号的每周波80点持续时长为60天的录波存储,并同时计算出两种信号间比差和角差等,其次,主CPU系统具有集中式电能表的功能,基于来自电磁式互感器的模拟量信号,以及电子式互感器的数字量信号,可完成2只模拟量电能表的全部功能,以及12只数字化电能表的功能,其中电能量累计的有功准确度精度等级为0.2S级,无功电能量累积的精度等级为1.0级,另外还具有电参量测量、多费率、需量等多功能;
[0109]其中,前端模拟信号接入插件,和外部连接形式为12个独立的3针式孔型航空插头模式,每个独立的孔型航空插头可接驳1路电磁式互感器二次模拟量抽头,以此一一对应12组电磁式互感器,其中6路为电流输入型通道,支持电磁式互感器二次额定值为1A和1.5A两种电流规格,6路电压输入型通道支持额定为57.7V和100V两种电压规格,ADC芯片采用ADI公司的AD7665,该芯片的地址和数据总线直接接入主CPU系统的FPGA部分。
[0110]其中,前端数字信号接入插件,和外部连接形式为12路ST型100M光纤以太网端口,采用器件为HFBR5803,可接收电子式互感器依据IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2LE协议传输的瞬时采样值数据报文帧,以太网控制器采用Intel公司的LXT971,通过该控制器接入主CPU系统的的FPGA部分。
[0111]其中,前端同步和对时模块,和外部连接形式为多模ST型接收器,采用器件为HFBR2412,可接收变电站内同步授时装置发送的光纤IRIG-B信号并转换成电平信号,直接接入FPGA的10 口线,由FPGA提取其中的秒脉冲信号作为采样插值基准,提取其中的绝对时标作为系统运行时间。
[0112]其中,主CPU系统,FPGA器件首先基于前端采样值同步模块传来的秒脉冲信号启动外部中断响应任务,基于该秒脉冲分频为80HZ采样节拍信号,基于该分频信
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