基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，包括信号调理模块（1）、光纤发送模块（2）、光纤以太网模块（3）、数模转换器（4）、同步模块（5）、数据接收模块（6）、罗氏线圈数字仿真模块（8）、晶振（7）、存储模块（9）、控制模块（10）、人机界面（11）和输出接口（12）；罗氏线圈数字仿真模块（8）、数模转换器（4）、信号调理模块（1）依次顺序连接输出模拟信号标准源；罗氏线圈数字仿真模块（8）与光纤发送模块（2）相连接，输出数字信号标准源；本实用新型在没有大电流发生的情况下对电子式互感器的暂态特性进行测试，对电子式互感器的采集器以及合并单元进行分离的暂态特性进行数据采集。
【专利说明】基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子式电流互感器暂态特性仿真测试【技术领域】，，涉及的是一种基于对罗氏线圈理想模型建立数字仿真技术而开展的暂态测试装置。
【背景技术】
[0002]电子式互感器已经在电力系统中大量得到应用，目前基于罗氏线圈原理的电学电子式互感器依旧是市场的主流产品。但罗氏线圈原理的电子式互感器由于其输出是微分后的信号，必须要通过积分环节来进行还原，这种微分到积分的环节所带来暂态特性的变化最终造成的影响目前还缺乏足够的测试数据。目前国内的罗氏线圈原理的电子式互感器积分环节基本采取的两种技术方案，一种是软件积分一种是硬件积分。这两种方式在暂态特性上的差异性也是一个未知数。
[0003]目前国内电子式互感器的暂态测试基本都是在西安高压电器研究院进行测试，采用的是大电流冲击的方式产生测试所需要的暂态过程大电流，然后再对试品连同合并单元(MU)进行测试。这种方式所依赖的硬件试验条件高投入大，需要搭建大占地的一次系统物理动态模型实验室，这使得国内绝大多数省级电科院这一级别的科研院所，都无法对电子式互感器的暂态特性进行专门研究。罗氏线圈是一个理想微分器，可以通过建立理想罗氏线圈的数学模型来模拟罗氏线圈的仿真输出。
[0004]基于罗氏线圈的电子式电流互感器主要暂态特性的误差是在其采样处理以及积分环节，而这一环节的仿真测试目前还是一片空白。系统暂态过程出现时，电流的幅值会大幅增大，并且基波分量中往往包含了大量衰减直流分量和谐波分量，那么这种情况下如何对电子式互感器进行定量的测试是目前电子式互感器实验室所面临的最大挑战，电子式互感器进行定量的测试的前提是获取将电子式互感器的采集器的硬件积分输出和合并单元的软件积分输出。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:本实用新型提出了一种基于对理想罗氏线圈的仿真模型来模拟罗氏线圈的模拟信号输出和数字信号输出，输出模拟标准源信号和数字标准源信号，不需要通过大电流冲击的方式产生测试所需要的暂态过程大电流，所述输出模拟标准源信号和数字标准源信号分别经过被测电子互感器的采集器的硬件积分和合并单元的软件积分后，经过输出接口输出给外置的计算机终端(计算机终端的分析过程不属于本申请的装置的保护范围)，进而进行分析。为电子式电流互感器的暂态特性研究提供灵活且全面的测试手段。
[0006]本实用新型提出了一种基于对理想罗氏线圈的仿真模型来模拟罗氏线圈的模拟信号输出和数字信号输出，通过数字仿真来测试电子式电流互感器的暂态特性，获取硬件积分和软件积分的数据，为电子互感器暂态特性差异分析、分析采集环节和积分环节对暂态特性的影响提供数据来源，为电子式电流互感器的暂态特性研究提供灵活且全面的测试手段。该方法具有通用性，不需要通过大电流冲击的方式产生测试所需要的暂态过程大电流，可以使电子式电流互感器暂态特性测试这一重要的测试工作不再局限于极个别的专业实验室，可以提高罗氏线圈原理电子式互感器的暂态测试能力，提高智能电网继电保护设备在故障发生时保护动作的安全性与可靠性，为电网的安全稳定运行提供保障。
[0007]本实用新型技术方案如下:
[0008]基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，包括信号调理模块、光纤发送模块、光纤以太网模块、数模转换器、同步模块、数据接收模块、罗氏线圈数字仿真模块、晶振、存储模块、控制模块、人机界面和输出接口 ；晶振与同步模块、罗氏线圈数字仿真模块相连接；同步模块与数模转换器、光纤发送模块、数据接收模块、罗氏线圈数字仿真模块相连接。
[0009]罗氏线圈数字仿真模块、数模转换器、信号调理模块依次顺序连接输出模拟信号标准源。
[0010]罗氏线圈数字仿真模块与光纤发送模块相连接，输出数字信号标准源。
[0011]光纤以太网模块、数据接收模块、存储模块、控制模块依次顺序连接用于接收合并单元的输出数据并存储，控制模块用于控制人机界面显示和输出接口输出，人机界面用于显示信号数据和罗氏线圈数字仿真的参数。
[0012]同步模块包括同步信号输出接口，同步信号输出接口与被测电子互感器的合并单元相连接。
[0013]罗氏线圈数字仿真模块设置有参数配置模块，参数配置模块用于罗氏线圈数字仿真模型的罗氏线圈仿真参数配置。参数配置模块配置的罗氏线圈仿真参数包括匝数密度、线圈截面形状和线圈截面尺寸。线圈设计参数可以根据需要进行灵活配置，实现电子式互感器的暂态特性全方位的仿真测试。
[0014]信号调理模块连接被测电子互感器的采集器，模拟信号标准源经过被测电子互感器的采集器的硬件积分后输出。光纤发送模块与被测电子互感器的合并单元输入端相连接，数字信号标准源经过被测电子互感器的合并单元的的软件积分后输出；对一个被测试的电子式互感器的合并单元而言，其输出的最终信号，可能是采用硬件来完成积分工作，也可能是采用软件完成积分工作，对比硬件积分和软件积分的差异，数据的采集过程可以通过多次试验来完成，也可以在一次试验中就完成对比，试验灵活。
[0015]光纤以太网模块与被测电子互感器的合并单元的输出端相连接，光纤以太网模块接收经过被测电子互感器的采集器的硬件积分后输出的信号和经过被测电子互感器的合并单元的的软件积分后输出的信号，并进行存储和录波。
[0016]较优地，输出接口可以连接外置的计算机终端，存储单元存储的数据经过输出接口输出给计算机终端，计算机终端能够分析经过被测电子互感器的采集器的硬件积分后输出的信号和经过被测电子互感器的合并单元的的软件积分后输出的信号之间的差异，对电子互感器的暂态特性做分析。
[0017]本实用新型的技术方案有益效果包括:本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型电子式互感器暂态特性测试方法以罗氏线圈理想模型为基础建立微分信号输出，展开全数字仿真测试，在没有大电流发生的情况下对电子式互感器的暂态特性进行测试，不再局限于极个别专业实验室，方便实用。支持模拟量与数字量的输出，对电子式互感器的采集器以及合并单元进行分离的暂态特性数据采集，为对比硬件积分与软件积分的性能提供数据支持。
[0018]进一步地，线圈设计参数可以根据需要进行灵活配置，实现电子式互感器的暂态特性全方位的仿真测试。
[0019]进一步地，实时性，实现电子式互感器连同合并单元的整体暂态延时测试。
[0020]进一步地，模拟目前市场上主流的电子式互感器厂家的采集器输出，实现合并单元的单机数字化仿真测试数据采集。
[0021]
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]参阅图1，基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，包括信号调理模块
1、光纤发送模块2、光纤以太网模块3、数模转换器4、同步模块5、数据接收模块6、罗氏线圈数字仿真模块8、晶振7、存储模块9、控制模块10、人机界面11和输出接口 12 ;晶振7与同步模块5、罗氏线圈数字仿真模块8相连接；晶振选用0CX050恒温晶振，-40至85度的工作温度，小于Ippb的温漂特性，-160dBc/lKHz的低相位噪声,最大10ppb/year的低老化，高精度晶振为同步模块5、罗氏线圈数字仿真模块8提供时钟标准，保证了时序控制的精确性，以及长期的稳定性。
[0025]同步模块5与数模转换器4、光纤发送模块2、数据接收模块6、罗氏线圈数字仿真模块8相连接。光纤以太网模块为Intel公司LXT971，兼容IEEE802.3，选用AgilentAFBR5803作为光纤网络收发器。数模转换器采用ADI公司的AD5683R，是一款16位单通道转换器，其相对精度为±2 LSB INL，内置2 ppm/° C 2.5V基准电压源；采用节省空间的2mm X 2mm 8引脚LFCSP和10引脚MSOP封装，可在更小的电路板空间中实现更多的功能；2 mV总非调整误差，无需初始校准或调整；4kV HBM ESD额定值，实现了系统稳健性。
[0026]罗氏线圈数字仿真模块8、数模转换器4、信号调理模块I依次顺序连接输出模拟信号标准源；
[0027]罗氏线圈数字仿真模块8与光纤发送模块2相连接，输出数字信号标准源.
[0028]光纤以太网模块3、数据接收模块6、存储模块9、控制模块10依次顺序连接用于接收合并单兀的输出数据并存储，控制t旲块10用于控制人机界面11显不和输出接口 12输出，人机界面用于显示信号数据和罗氏线圈数字仿真的参数。罗氏线圈数字仿真模块的仿真设计不是本实用新型优化的内容，具体罗氏线圈数字仿真模块的设计技术方案参见论文“罗氏线圈仿真研究”。
[0029]同步模块5包括同步信号输出接口，同步信号输出接口与被测电子互感器的合并单元相连接。
[0030]罗氏线圈数字仿真模块8设置有参数配置模块13，参数配置模块用于罗氏线圈数字仿真模型8的罗氏线圈仿真参数配置。参数配置模块13配置的罗氏线圈仿真参数包括匝数密度、线圈截面形状和线圈截面尺寸。线圈设计参数可以根据需要进行灵活配置，实现电子式互感器的暂态特性全方位的仿真测试。
[0031]信号调理模块I连接被测采集器，模拟信号标准源经过被测采集器的硬件积分后输出。光纤发送模块2与被测合并单元输入端相连接，数字信号标准源经过被测合并单元的的软件积分后输出；对一个被测试的电子式互感器的合并单元而言，其输出的最终信号，可能是采用硬件来完成积分工作，也可能是采用软件完成积分工作，对比硬件积分和软件积分的差异，数据的采集过程可以通过多次试验来完成，也可以在一次试验中就完成对比，试验灵活。
[0032]光纤以太网模块3与被测合并单元的输出端相连接，光纤以太网模块3接收经过被测采集器的硬件积分后输出的信号和经过被测合并单元的的软件积分后输出的信号，并进行存储和录波。
[0033]输出接口可以连接外置的计算机终端，存储单元存储的数据经过输出接口输出给计算机终端，计算机终端能够分析经过被测采集器的硬件积分后输出的信号和经过被测合并单元的的软件积分后输出的信号之间的差异，对电子互感器的暂态特性做分析。
[0034]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，包括信号调理模块(I)、光纤发送模块(2)、光纤以太网模块(3)、数模转换器(4)、同步模块(5)、数据接收模块(6)、罗氏线圈数字仿真模块(8)、晶振(7)、存储模块(9)、控制模块(10)、人机界面(11)和输出接口(12);所述晶振(7)与同步模块(5)、罗氏线圈数字仿真模块(8)相连接；所述同步模块(5)与数模转换器(4)、光纤发送模块(2)、数据接收模块(6)、罗氏线圈数字仿真模块(8)相连接； 罗氏线圈数字仿真模块(8)、数模转换器(4)、信号调理模块(I)依次顺序连接，输出模拟信号标准源； 所述罗氏线圈数字仿真模块(8)与光纤发送模块(2)相连接，输出数字信号标准源； 所述光纤以太网模块(3)、数据接收模块(6)、存储模块(9)、控制模块(10)依次顺序连接用于接收合并单元的输出数据并存储，所述控制模块(10)用于控制人机界面(11)显示和输出接口(12)输出。
2.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述同步模块(5)包括同步信号输出接口，所述同步信号输出接口与被测电子式互感器的合并单元相连接。
3.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述罗氏线圈数字仿真模块(8)设置有参数配置模块(13)，所述参数配置模块用于罗氏线圈数字仿真模型(8)的罗氏线圈仿真参数配置。
4.根据权利要求3所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述参数配置模块(13)配置的罗氏线圈仿真参数包括匝数密度、线圈截面形状和线圈截面尺寸。
5.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述信号调理模块(I)连接被测电子互感器的采集器。
6.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述光纤发送模块(2 )与被测合并单元输入端相连接。
7.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈数字仿真的互感器暂态特性测试装置，其特征在于，所述光纤以太网模块(3)与被测电子互感器的合并单元的输出端相连接。
【文档编号】G01R31/00GK203981791SQ201420293351
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】徐长宝, 高吉普, 王宇, 戴宇, 罗强 申请人:贵州电力试验研究院