直流电流互感器准确度等级测试方法、系统及装置与流程

本申请涉及直流电流互感器准确度测试技术领域，尤其涉及一种直流电流互感器准确度等级测试方法、系统及装置。

背景技术：

为了对直流输电系统进行控制和保护，保证直流输电系统安全稳定运行，需要对包括直流电流在内的一些量进行测量。目前，通常通过直流输电系统中的直流电流互感器来测量直流输电系统的电流。为了保证直流电流互感器测量结果的准确性，对直流电流互感器的准确度进行测试变得尤为重要。

现有的直流电流互感器准确度等级测试方法中，通常提供标准直流电流互感器，在被测直流电流互感器和标准直流电流互感器的二次侧接入校验仪，通过直流电流源为被测直流电流互感器和标准直流电流互感器的一次侧提供电流，将被测直流电流互感器二次侧的实际电流信号，和标准直流电流互感器二次侧的标准电流信号输入校验仪，由校验仪测出标准电流信号与实际电流信号之间的误差，从而根据误差分析被测直流电流互感器的准确度等级。

在直流换流站中，被测直流电流互感器设置在直流场，通常会通过光纤或者二次回路传输到保护控制室。在现场测试中，标准直流电流互感器通常也设置在直流场，且和被测直流电流互感器的一次侧位置相近，但是，由于被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作，因此，现有的直流电流互感器准确度等级测试方法不适用于对直流换流站中的直流电流互感器的准确度等级进行测试。

技术实现要素：

本申请提供了一种直流电流互感器准确度等级测试方法、系统及装置，以解决现有的直流电流互感器准确度等级测试方法不适用于对直流换流站中的直流电流互感器的准确度等级进行测试的问题。

第一方面，本申请提供了直流电流互感器准确度等级测试方法，该方法包括：控制主机获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

控制主机根据所述同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，其中，所述实际电流信号或实际电压信号由无线终端采集得到，并通过无线传输方式发送至所述控制主机，所述无线终端与所述控制主机的采集过程同步；

控制主机计算所述标准电流信号与所述实际电流信号之间的误差，或所述标准电压信号与所述实际电压信号之间的误差，根据所述误差，得到所述被测直流电流互感器的准确度等级。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，控制主机根据所述同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电压信号，包括：

控制主机在所述同步脉冲信号的触发下，采集标准直流电流互感器输出的标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号；

控制主机将所述标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号进行小波变换分解，得到最低频段的标准模拟量电压信号；

控制主机将所述最低频段的标准模拟量电压信号转换为标准数字量电压信号；

控制主机对所述标准数字量电压信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到所述标准电压信号。

第二方面，本申请提供了另一种直流电流互感器准确度等级测试方法，该方法包括：

无线终端获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

无线终端根据所述同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，通过无线传输方式，将所述实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，以使控制主机计算标准电流信号与所述实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与所述实际电压信号之间的误差，根据所述误差，得到所述被测直流电流互感器的准确度等级，其中，所述标准电流信号或标准电压信号由控制主机采集得到，所述控制主机与所述无线终端的采集过程同步。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，无线终端根据所述同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电压信号，包括：

无线终端在所述同步脉冲信号的触发下，采集被测直流电流互感器输出的实际模拟量电流信号或实际模拟量电压信号；

无线终端将所述实际模拟量电流信号或实际模拟量电压信号进行小波变换分解，得到最低频段的实际模拟量电压信号；

无线终端将所述最低频段的实际模拟量电压信号转换成实际数字量电压信号；

无线终端对所述实际数字量电压信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到所述实际电压信号。

结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，无线终端根据所述同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号，包括：

无线终端在所述同步脉冲信号的触发下，采集被测直流电流互感器输出的实际数字量电流信号；

无线终端对所述实际数字量电流信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到所述实际电流信号。

第三方面，本申请提供了一种直流电流互感器准确度等级测试系统，所述系统包括：直流电流源、标准直流电流互感器、控制主机和无线终端，所述直流电流源分别与所述标准直流电流互感器，以及被测直流电流互感器的一次侧连接，所述控制主机与所述标准直流电流互感器的二次侧连接，所述无线终端与所述被测直流电流互感器的二次侧连接；

所述直流电流源，用于为所述标准直流电流互感器和所述被测直流电流互感器提供一次电流；

所述标准直流电流互感器，用于输出标准电流信号或标准电压信号；

所述控制主机，用于获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；根据所述同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；计算所述标准电流信号与所述实际电流信号之间的误差，或所述标准电压信号与所述实际电压信号之间的误差；根据所述误差，得到所述被测直流电流互感器的准确度等级；

所述无线终端，用于获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；根据所述同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；通过无线传输方式，将所述实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，其中，所述控制主机与所述无线终端的采集过程同步。

第四方面，本申请提供了一种直流电流互感器准确度等级测试装置，用于执行第一方面提供的直流电流互感器准确度等级测试方法，该装置包括：

控制主机卫星同步单元，用于获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

标准量采集单元，用于根据所述同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号；

无线数据接收单元，用于获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；

测试分析单元，用于计算所述标准电流信号与所述实际电流信号之间的误差，或所述标准电压信号与所述实际电压信号之间的误差，根据所述误差，得到所述被测直流电流互感器的准确度等级。

第五方面，本申请提供了另一种直流电流互感器准确度等级测试装置，用于执行第二方面提供的直流电流互感器准确度等级测试方法，该装置包括：

无线终端卫星同步单元，用于获取卫星定位信息，对所述卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

实际量采集单元，用于根据所述同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；

无线数据发送单元，用于将所述实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，以使控制主机计算标准电流信号与所述实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与所述实际电压信号之间的误差，根据所述误差，得到所述被测直流电流互感器的准确度等级。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供一种直流电流互感器准确度等级测试方法、系统及装置，该方法中，控制主机获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；控制主机根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，其中，实际电流信号或实际电压信号由无线终端采集得到，并通过无线传输方式发送至控制主机，无线终端与控制主机的采集过程同步；控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级；本申请基于无线通信技术，将被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号通过无线传输方式，发送至控制主机，有效解决在直流换流站中，由于被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作的问题，适用于在直流换流站中，对直流电流互感器的准确度等级进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种直流电流互感器准确度等级测试方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的控制主机采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号的方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的另一种直流电流互感器准确度等级测试方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的无线终端采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号的方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的无线终端采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号另一种方法的流程图；

图7为本申请实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试系统的控制主机的结构框图；

图8为本申请实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试系统的无线终端的结构框图。

图示说明：1-直流电流源；2-标准直流电流互感器；3-控制主机；4-无线终端；5-被测直流电流互感器；31-标准量采集单元；32-控制主机卫星同步单元；33-无线数据接收单元；34-测试分析单元；41-实际量采集单元；42-无线终端卫星同步单元；43-无线数据发送单元。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

目前，在直流换流站中，由于标准直流电流互感器设置在直流场，且和被测直流电流互感器的一次侧位置相近，被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作，对此，本发明实施例提供一种直流电流互感器准确度等级测试方法、系统及装置，适用于对直流换流站中的直流电流互感器的准确度等级进行测试。

请参阅图1，为本发明实施例示出的一种直流电流互感器准确度等级测试系统的结构示意图，利用该直流电流互感器准确度等级测试系统，可对直流换流站中，被测直流电流互感器的准确度等级进行测试。

该直流电流互感器准确度等级测试系统包括：直流电流源1、标准直流电流互感器2、控制主机3和无线终端4，直流电流源1分别与标准直流电流互感器2，以及被测直流电流互感器5的一次侧连接，控制主机3机与标准直流电流互感器2的二次侧连接，无线终端4与被测直流电流互感器5的二次侧连接。

标准直流电流互感器可以是模拟量输出型的互感器，被测直流电流互感器可以是模拟量输出型的互感器，也可以是数字量输出型的互感器。

无线终端4设置有模拟量接口和数字量接口，可满足不同输出类型的电流互感器的测试。

控制主机3和无线终端4均通过220V交流电源供电。

该系统在工作时，直流电流源1给标准直流电流互感器2和被测直流电流互感器5提供一次电流。标准直流电流互感器2输出标准电流信号或标准电压信号，以便将标准电流信号与被测直流电流互感器5输出的实际电流信号进行对比，或将标准电压信号与被测直流电流互感器5输出的实际电压信号进行对比；控制主机3获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器2输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器5输出的实际电流信号或实际电压信号；计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差；根据误差，测试被测直流电流互感器5的准确度等级。无线终端4用于获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；根据同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器5输出的实际电流信号或实际电压信号；通过无线传输方式，将实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机3，其中，控制主机3与无线终端4的采集过程同步。

本实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试系统，基于无线通信技术，将被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号通过无线传输方式，发送至控制主机，有效解决在直流换流站中，由于被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作的问题，适用于在直流换流站中，对直流电流互感器的准确度等级进行测试。

请参阅图2，为本发明实施例提供的一种直流电流互感器准确度等级测试方法的流程图，该方法包括：

步骤S11、控制主机获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号。控制主机可通过北斗卫星天线接收北斗卫星定位信息，并经过控制主机内部高精度北斗卫星授时板卡进行处理，得到同步脉冲信号，也可以通过GPS卫星得到同步脉冲信号。

步骤S12、控制主机根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，其中，实际电流信号或实际电压信号由无线终端采集得到，并通过无线传输方式发送至控制主机，无线终端与控制主机的采集过程同步。

请参阅图3，控制主机根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电压信号，可包括：

步骤S121、控制主机在同步脉冲信号的触发下，采集标准直流电流互感器输出的标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号。

步骤S122、控制主机将标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号进行小波变换分解，得到最低频段的标准模拟量电压信号。该步骤通过高精度电阻，将标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号转换为最低频段的标准模拟量电压信号。

步骤S123、控制主机将最低频段的标准模拟量电压信号转换为标准数字量电压信号。该步骤通过模数转换器来实现。

步骤S124、控制主机对标准数字量电压信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到标准电压信号。

其中，控制主机将标准模拟量电流信号或标准模拟量电压信号进行小波变换分解，得到最低频段的标准模拟量电压信号，以便通过高精度的模数转换器将标准模拟量电压信号转换为高精度的标准数字量电压信号。模数转换器可以由若干个不同采样频率的转换器构成，并与被测直流电流互感器的采样率保持一致性，可以实现多个采样频率下的采集。

例如，被测直流电流互感器数字量的采样频率为10kHz，利用含直流分量频带的小波系数求取直流量，为准确提取到直流量，采用db4小波将被测直流电流互感器二次离散信号进行9层小波分解，选取直流分量所在的频带，频率范围在0～20Hz的a0小波系数求取直流分量，具体为，对所有离散信号求和后再进行求平均值，由此可以计算出被校互感器的直流分量A1；由于被测直流电流互感器数字量的采样频率为10kHz，因此，标准直流电流互感器的模拟量的A/D采集转换频率为10kHz，并进行滤波处理，采用db4小波将标准直流电流互感器二次离散信号进行9层小波分解，选取直流分量所在的频带，频率范围在0～20Hz的a0小波系数求取直流分量，具体为，对所有离散信号求和后再进行平均值，由此可以计算出被测直流电流互感器的直流分量A2，最后计算出被测直流电流互感器的比值误差。

步骤S13、控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级。

其中，设被测直流电流互感器的额定一次电流为In，分别对被测直流电流互感器在(0.1In-1.2In)范围内的任意点进行测试，或者对这些测试点：0.1In，0.2In，0.5In，0.8In，1.0In，1.2In进行测试，若测得的误差满足要求，则被测直流电流互感器通过本试验。在对被测直流电流互感器的升降变差进行测试时，被测直流电流互感器的一次电流上升到1.2In，再下降到测量范围内的任何测试点，其上升值和下降值之间的误差变化应不大于其准确度等级对应误差限制的1/3。在对被测直流电流互感器的短时稳定性进行测试时，被测直流电流互感器在额定电流下，其误差变化应不大于其准确度等级对应误差限制的1/3。例如，现场测试0.2级直流电流互感器，升降变差和短时稳定性应不大于0.2的1/3。

本实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试方法，采用控制主机获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；控制主机根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号，获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，其中，实际电流信号或实际电压信号由测试从机无线终端采集得到，并通过无线传输方式发送至控制主机，测试从机无线终端与控制主机的采集过程同步；控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级，该方法基于无线通信技术，将被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号通过无线传输方式，发送至控制主机，有效解决在直流换流站中，由于被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作的问题，适用于在直流换流站中，对直流电流互感器的准确度等级进行测试。

请参阅图4，为本发明实施例提供的另一种直流电流互感器准确度等级测试方法的流程图，方法包括：

步骤S21、无线终端获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号。

步骤S22、无线终端根据同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，通过无线传输方式，将实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，以使控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级，其中，标准电流信号由控制主机采集得到，控制主机与无线终端的采集过程同步。

无线终端可充分利用现场可编程门阵列(英文：Field－Programmable Gate Array，缩写：FPGA)实时性强、I/O口配置丰富的特点，通过控制物理层(英文：Physical Laye，缩写：PHY)芯片完成接收被测直流电流互感器IEC61850-9协议的采样值数据(英文：Sample Value，缩写：SV)、自适应接收符合IEC60044-8的标准FT3或者符合国家电网标准的FT3采样值数据，FPGA在接收数字源信号时，根据来自无线终端卫星同步单元的同步脉冲，精确记录报文头到达时刻，PowerPC通过双口RAM技术取得FPGA接收到的数据，通过以太网物理接口，借助基于可靠连接的TCP/IP协议，将带有精确时标的采样报文提交给控制主机的测试分析单元。

请参阅图5，若被测直流电流互感器为模拟量输出型的互感器，则无线终端根据同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，包括：

S221、无线终端在同步脉冲信号的触发下，采集被测直流电流互感器输出的实际模拟量电流信号或实际模拟量电压信号。

S222、无线终端将实际模拟量电流信号或实际模拟量电压信号进行小波变换分解，得到最低频段的实际模拟量电压信号。

S223、无线终端将最低频段的实际模拟量电压信号转换成实际数字量电压信号。该步骤通过模数转换器来实现。

S224、无线终端对实际数字量电压信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到实际电压信号。

请参阅图6，若被测直流电流互感器为数字量输出型的互感器，则无线终端根据同步信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号，包括：

S225、无线终端在同步信号的触发下，采集被测直流电流互感器输出的实际数字量电流信号。

S226、无线终端对实际数字量电流信号进行有限长单位脉冲响应带通滤波处理，得到实际电流信号。

本实施例提供的直流电流互感器准确度等级测试方法，无线终端获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；无线终端根据同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号，通过无线传输方式，将实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，以使控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级，其中，标准电流信号由控制主机采集得到，控制主机与无线终端的采集过程同步，该方法基于无线通信技术，将被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号通过无线传输方式，发送至控制主机，有效解决在直流换流站中，由于被测直流电流互感器的二次侧在保护控制室，距离直流场较远，如果将被测直流电流互感器的二次侧和标准直流电流互感器的二次侧一同接入校验仪，需要利用较长的光纤，接线较为繁琐，在现场测试中不易操作的问题，适用于在直流换流站中，对直流电流互感器的准确度等级进行测试。

请参阅图7，本发明实施例提供的一种直流电流互感器准确度等级测试装置，用于执行上述直流电流互感器准确度等级测试方法，该装置包括：

控制主机卫星同步单元31，用于获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

标准量采集单元32，用于根据同步脉冲信号，采集标准直流电流互感器输出的标准电流信号或标准电压信号；

无线数据接收单元33，用于获取被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；

测试分析单元34，用于计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级。

请参阅图8，为本发明实施例提供的另一种直流电流互感器准确度等级测试装置，用于执行上述另一种直流电流互感器准确度等级测试方法，该装置包括：

无线终端卫星同步单元41，用于获取卫星定位信息，对卫星定位信息进行处理，得到同步脉冲信号；

实际量采集单元42，用于根据同步脉冲信号，采集被测直流电流互感器输出的实际电流信号或实际电压信号；

无线数据发送单元43，用于将实际电流信号或实际电压信号发送至控制主机，以使控制主机计算标准电流信号与实际电流信号之间的误差，或标准电压信号与实际电压信号之间的误差，根据误差，得到被测直流电流互感器的准确度等级。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的直流电流互感器准确度等级测试方法各实施例中的部分或全部步骤。的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于本发明提供的直流电流互感器准确度等级测试装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。