一种直流电流互感器同步校准方法及系统与流程

本发明涉及直流电流互感器现场测试领域，特别涉及一种直流电流互感器同步校准方法及系统。

背景技术：

在电力系统中，为了保证正常供电及保护贵重设备的安全，都有一套由各种继电器控制设备组成的继电保护线路。当电力系统中发生故障时，这些保护装置就会动作，切断故障的线路，如果是偶然的故障，还能够自动合闸，保证正常供电。直流电流互感器是直流输电系统中测量直流电压的主要设备，为直流输电系统的安全、稳定运行提供控制和护。为了保证直流电流互感器测量信号的准确可靠，需要对直流电流互感器进行现场校准。

进行现场校准时，传统的直流电流互感器控制校准方法直接将直流高电压施加在被试直流电流互感器和标准分压器的高压端；被试直流电流互感器和标准分压器在低压端输出低压信号，二次测量系统对输出的低压信号进行同步采集、测量，并根据标准分压器的标称变比，获得被试直流电流互感器的实际变比。通过将实测的低压值按额定电压比折算为高压电压值。这种互感器校验方法的自身误差直接叠加到标准互感器的误差之中，同时互感器校验仪的元器件误差限制了传统的直流电流互感器控制校准方法的精准度。例如，一台互感器校验仪由于自身元器件限制，其测量误差限值为±0.05％,即使采用更高精准度的标准互感器,也只能用来检定0.5级以下级别的互感器。因而，这种缺点就限制了直接比较式互感器校验仪的应用范围。

随着国内高压直流输电工程的增多，对直流互感器的校验提出了新的要求，并已写入直流互感器现场校验和校准试验相关规程和技术标准。传统的直流电流互感器控制校准方法不能满足直流互感器现场校验和校准试验相关规程对准确的要求。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种直流电流互感器现场闭环控制校准方法及系统，以解决现有直流电流互感器控制校准方法精准度低的问题。

本发明实施例第一方面示出一种直流电流互感器同步校准方法，包括：

接收标准直流电流比较仪的标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；

同时，接受被校直流电流互感器模拟量电压值和模拟量电流值；

获取所述被校直流电流互感器的数字量电流值；

根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

进一步，根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

提取所述模拟量电压值的恒流分量，得到直流模拟量电压值；

提取所述标准模拟量电流值的恒流分量，得到直流标准模拟量电流值；

提取数字量电流值的恒流分量，得到直流数字量电流值；

根据所述直流模拟量电压值和所述直流标准模拟量电流值，计算出模拟量比值误差；

根据所述标准直流模拟量电流值和所述直流数字量电流值，计算出数字量比值误差；

根据所述模拟量比值误差或数字量比值误差，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

进一步，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

根据所述模拟量电压值和所述标准模拟量电压值，计算出所述模拟量电压值和所述标准模拟量电压值的方差；其中所述模拟量电压值为不同时间点记录的被校直流电流互感器模拟量电压值的数组；所述标准模拟量电压值为不同时间点记录的标准直流比较仪标准模拟量电压值的数组；

根据所述方差计算，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

进一步，根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

提取所述模拟量电压值的恒流分量，得到直流模拟量电压值；

提取所述标准模拟量电压值的恒流分量，得到直流标准模拟量电压值；

绘制所述直流模拟量电压值在不同频率下的波形图；

绘制所述标准直流模拟量电压值在不同频率下的波形图；

根据所述直流模拟量电压值在不同频率下的波形图与所述标准直流模拟量电压值在不同频率下的波形图的匹配度，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

进一步，所述提取所述模拟量电压值的恒流分量为傅氏转化法提取所述模拟量电压值在不同频率下的直流模拟量电压值。

本发明第二方面示出一种直流电流互感器同步校准系统，所述系统包括：

直流电流源，所述直流电流源用于输出恒定电流值；

被校直流电流互感器用于输出模拟量电压值和模拟量电流值；

标准直流比较仪用于输出标准直流电流比较仪的标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；

数字信号转换单元用于将模拟量电流值转化为数字量电流值；

直流电子式互感器校验仪用于根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

进一步，所述系统还包括模拟量采集接口单元；

所述模拟量采集接口单元用于对模拟量电压值和所述标准模拟量电压值进行采集滤波处理，提取标准直流模拟量电压值和直流模拟量电压值。

进一步，所述系统还包括数字量接口；

所述数字量接口用于对数字量电流值进行采集滤波处理，提取数字量电流值的恒流分量，得到直流数字量电流值。

进一步,直流电子式互感器校验仪采用光秒输出法。

由以上技术方案可知，本发明示出一种直流电流互感器同步校准方法及系统，其中所述方法包括：接收标准直流电流比较仪的标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；同时，接受被校直流电流互感器模拟量电压值和模拟量电流值；获取所述被校直流电流互感器的数字量电流值；根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度。本方法采用模拟量电压值，模拟量电流值和数字量电流值进行同步的测量校准，利用高稳定度的直流电流源、高精度标准直流比较仪，采用精确时间同步方式进行信号采集的标定，确保校准的精准度，不受干扰信号影响可有效避免采样分步校准造成的延迟差对被校直流电流互感器的精准度的影响；同时所述校准方法稳定度高，进而提高了直流电流互感器现场试验的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1为根据一优选实施例示出的一种直流电流互感器同步校准方法流程图；

图2为根据一优选实施例示出的一种直流电流互感器同步校准装置的结构框图。

图例说明：201-直流电流源；202-被校直流电流互感器；203-标准直流比较仪；204-数字信号转换单元；205-高精度电阻；206-模拟量采集接口单元；207-数字量接口；208-直流电子式互感器校验仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明第一方面示出一种直流电流互感器同步校准方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

S101接收标准直流电流比较仪的标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；

S102同时，接受被校直流电流互感器模拟量电压值和模拟量电流值；

S103获取所述被校直流电流互感器的数字量电流值；

S104根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

具体的，所述被校直流电流互感器202和标准直流比较仪203同时接入直流电流源201，被校直流电流互感器202输出模拟量电压值和模拟量电流值，直流电子式互感器校验仪208通过模拟量采集接口单元206接收被校直流电流互感器202模拟量电压值和模拟量电流值，标准直流比较仪203输出的电压值通过高精度电阻203转化为标准模拟量电压值和模拟量电流值，直流电子式互感器校验仪208通过模拟量采集接口单元206接收标准模拟量电压值，直流电子式互感器校验仪208根据模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电流值和标准模拟量电压值对所述被校直流电流互感器202的精准度进行评价；

同时被校直流电流互感器202模拟量电流值通过数字信号转换单元204转化为数字量电流值，直流电子式互感器校验仪208通过数字量接口207接收数字量电流值。直流电子式互感器校验仪208根据数字量电流值和模拟量电流值对所述被校直流电流互感器202的精准度进行评价。

本方法采用模拟量电压值模拟量电流和数字量电流值进行同步的测量校准，可有效以避免采样分步校准造成的延迟差对被校直流电流互感器202的精准度的影响；同时所述校准方法稳定度高，进而提高了直流电流互感器现场试验的能力。

进一步根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

提取所述模拟量电压值的恒流分量，得到直流模拟量电压值；

提取所述标准模拟量电流值的恒流分量，得到直流标准模拟量电流值；

提取数字量电流值的恒流分量，得到直流数字量电流值；

根据所述直流模拟量电压值和所述直流标准模拟量电流值，计算出模拟量比值误差；

根据所述标准直流模拟量电流值和所述直流数字量电流值，计算出数字量比值误差；

根据所述模拟量比值误差或数字量比值误差，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

根据所述方差计算，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

具体的，本方法通过计算所述模拟量比值误差数字量比值误差，通过比值误差来评价所述被校直流电流互感器的精准度。

被校直流电流互感器模拟量的比值误差计算为：

其中，K为被校直流电流互感器的额定变比，U_p为被校直流电流互感器直流模拟量电压值，I_B标准直流比较仪直流标准模拟量电流值；

被校直流电流互感器数字量比值误差计算为：

其中，Ic为被校直流电流互感器直流数字量电流值，I_B为标准直流比较仪直流标准模拟量电流值。

具体可以根据积分制评价被校直流电流互感器202的精准度，具体操作是将被校直流电流互感器202的精准度的满分设为100分，计算所述被校直流电流互感器202的模拟量比值误差和数字量比值误差，并根据模拟量比值误差和数字量比值误差的值来对精准度进行扣分，最后再由得分值判定被校直流电流互感器202的精准度。

进一步，根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

根据所述模拟量电压值和所述标准模拟量电压值，计算出所述模拟量电压值和所述标准模拟量电压值的方差；其中所述模拟量电压值为不同时间点记录的被校直流电流互感器模拟量电压值的数组；所述标准模拟量电压值为不同时间点记录的标准直流比较仪标准模拟量电压值的数组；

根据所述方差计算，评价所述被校直流电流互感器202的精准度。

具体评价方法可以根据积分制评价被校直流电流互感器202的精准度，具体操作是将被校直流电流互感器202的精准度的满分设为100分，根据计算出方差值，对精准度进行扣分，最后再由得分值判定被校直流电流互感器202的精准度。

进一步，根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器的精准度，包括：

提取所述模拟量电压值的恒流分量，得到直流模拟量电压值；

提取所述标准模拟量电压值的恒流分量，得到直流标准模拟量电压值；

绘制所述直流模拟量电压值在不同频率下的波形图；

绘制所述标准直流模拟量电压值在不同频率下的波形图；

根据所述直流模拟量电压值在不同频率下的波形图与所述标准直流模拟量电压值在不同频率下的波形图的匹配度，评价所述被校直流电流互感器的精准度。

具体评价方法可以根据积分制评价被校直流电流互感器202的精准度，具体操作是将被校直流电流互感器202的精准度的满分设为100分，根据波形的匹配程度，对精准度进行扣分，最后再由得分值判定被校直流电流互感器202的精准度。

进一步，所述提取所述模拟量电压值的恒流分量为傅氏转化法提取所述模拟量电压值在不同频率下的直流模拟量电压值。

本发明第二方面示出一种直流电流互感器同步校准系统，如图2所示，所述系统包括：

直流电流源201，所述直流电流源201用于输出恒定电流值；

被校直流电流互感器202用于输出模拟量电压值；

高精度电阻205用于将标准模拟量电压值转化为标准模拟量电流值；

标准直流比较仪203用于输出标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；

数字信号转换单元204用于将模拟量电流值转化为数字量电流值；

直流电子式互感器校验仪208用于根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器202的精准度。

具体的，标准直流比较仪203的信号是精度校验试验的基准，它取自高精度标准直流电流源201输出的模拟量电压值；经过高精度电阻205标准模拟量电压值转化为标准模拟量电流值，标准模拟量电压值和标准模拟量电压值接至模拟量采集接口单元206。被校直流电流互感器202输出的信号可以为IEC61850-9-1数字量输出式、IEC61850-9-2数字量输出式、FT3数字量输出式等。模拟量电压值信号接至模拟量采集接口单元206另一个输入口。各类数字量电流值，信号经过数字量接口207，利用以太网口接至直流电子式互感器检验仪208。标准直流比较仪203和被校直流电流互感器202的信号在同步信号的控制下进行采集，以避免采样不同步造成的延迟差。同时本发明的系统，能够完成直流电子式电压互感器的比差校验、复合误差、频率测量校验精准度相关测试。同时具备被试品的协议一致性分析、波形绘制、波形分析、报告生成等功能。本系统采用模拟量电压值和数字量电流值进行同步的测量校准，可有效以避免采样分步校准造成的延迟差对被校直流电流互感器202的精准度的影响；同时所述校准方法稳定度高，进而提高了直流电流互感器现场试验的能力。

进一步，所述系统还包括所述系统还包括模拟量采集接口单元206；

所述模拟量采集接口单元206用于对模拟量电压值和所述标准模拟量电压值进行采集滤波处理，提取标准直流模拟量电压值和直流模拟量电压值。

进一步，所述系统还包括数字量接口207；

所述数字量接口207用于对数字量电流值进行采集滤波处理，提取数字量电流值的恒流分量，得到直流数字量电流值。

进一步，直流电子式互感器校验仪208采用光秒输出法。

具体的，校验系统的同步信号采用符合标准的光秒脉冲和IRIG-B输出。本发明实施例为了精确授时，引入光秒脉冲信号上升沿来标示UTC(协调世界时)的整秒时刻，精度可以到纳秒级，而且没有累积误差；IRIG-B：IRIG-B的同步精度可达几十纳秒量级。

由以上技术方案可知，本发明示出一种直流电流互感器同步校准方法及系统，其中所述方法包括：接收标准直流电流比较仪的标准模拟量电流值和标准模拟量电压值；同时，接受被校直流电流互感器202模拟量电压值和模拟量电流值；获取所述被校直流电流互感器202的数字量电流值；根据所述模拟量电压值，模拟量电流值，标准模拟量电压值，标准模拟量电流值和数字量电流值，对所述直流电流互感器进行校准，根据校准结果，评价所述被校直流电流互感器202的精准度。本方法采用模拟量电压值，模拟量电流值和数字量电流值进行同步的测量校准，利用高稳定度的直流电流源201、高精度标准直流比较仪203，采用精确时间同步方式进行信号采集的标定，确保校准的精准度，不受干扰信号影响可有效避免采样分步校准造成的延迟差对被校直流电流互感器202的精准度的影响；同时所述校准方法稳定度高，进而提高了直流电流互感器现场试验的能力。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。