一种校验直流互感器方波响应的装置和方法与流程

本发明涉及仪器校验领域，并且更具体地，涉及一种校验直流互感器方波响应的装置和方法。

背景技术：

目前直流输电系统中，直流电压、电流互感器测量的信号主要是用于控制保护。相对于交流输电系统，直流输电系统对控制保护信号有更快的采样速度、更宽的频带宽度等要求，这一点在柔性直流输电系统中表现得尤为突出。柔性直流输电系统直流侧故障时的回路阻抗非常小，容易在瞬时产生很大的故障电流，同时，柔性直流输电系统的调控能力强，所以为了提高柔性直流系统的响应速度，抑制故障电流，提高电力系统的安全稳定性，需要控制保护信号采样具有更快的采样速度和更宽的频带宽度，同时也对暂态特性提出了更高的要求，如在±500kv柔性直流输电中要求直流互感器信号传输延时小于60μs，频带宽度要达到5khz。

相关国标对直流互感器的暂态特性提出了明确的试验要求，但是目前国内尚没有能够按照国标要求进行完整暂态特性试验的机构：暂态电压试验没有开展，暂态电流试验通过等安匝来实现，而换流站中使用的大多数直流电流互感器为分流器型直流电流互感器，无法使用等安匝试验法。因此现有试验能力无法达到标准中规定的试验要求。随着直流输电技术的飞速发展、交直流混联电网规模的逐步扩大，直流输电系统的安全稳定性问题更加突出，而开展直流互感器的暂态特性试验，能有效提高对直流互感器性能的甄别能力，确保直流输电系统的安全稳定运行。因此，西安高压电器研究所、中国计量研究院、南方电网的相关试验研究机构等，都在积极开展直流互感器相关的科学研究和试验能力建设工作。

云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院申请的发明专利一种电流互感器暂态特性测试仪(专利号：201420149007.5)，国网河南省电力公司电力科学研究院申请的发明专利电子式电流互感器暂态传变延时时间测量装置及测量方法(专利号：201410227561.5)，云南电网有限责任公司电力科学研究院申请的发明专利电子式电流互感器暂态特性分析系统及方法(专利号：201610030521.0)。中国电力科学研究院申请的发明专利一种电子式电流互感器的大电流暂态特性检测装置(专利号：zl201410406242.0)，目前国内已经申请的互感器暂态校验的专利基本上都是针对交流互感器，直流互感器暂态特性校验方面的专利较少，而且尚未发现方波响应方面的暂态校验。

技术实现要素：

为了解决背景技术存在的校验直流互感器方波响应的方法和装置不足的技术问题，本发明提供一种校验直流互感器方波响应的装置，所述装置包括：

方波电流源，其用于提供校验直流互感器方波响应的方波电流；

标准直流互感器，其用于为直流互感器方波响应校验提供校准信号；

协议转换单元，将待校验直流互感器输出的光数字信号解析并转换为电数字信号；

时钟同步单元，其用于同步采集待测直流互感器和标准直流互感器的输出信号；

校验单元，其用于采集标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号并进行计算以得到校验结果。

优选地，所述方波电流源包括信号发生器和功率放大器，其中，信号发生器作为方波信号源，为所述装置提供参数可调的信号级输入，所述功率放大器提供信号发生器输出信号的功率级放大。

优选地，所述信号发生器可调节的参数包括方波信号的频率、脉冲宽度和上升/下降沿时间。

优选地，所述协议转换单元包括光电转换模块和嵌入式模块，当待校验直流互感器输出光数字信号时，经过光电转换模块转换为电数字信号，并通过嵌入式模块对电数字信号进行采集、协议解析和数据打包后发送到校验单元的校验模块。

优选地，所述校验单元包括a/d采集模块和校验模块，具有双通道模拟信号输入接口和数字信号输入接口，其中a/d采集模块用于采集标准直流互感器和待校验直流互感器输出的模拟信号，校验模块用于根据接收的标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数。

优选地，所述校验单元采用labview测量技术和重采样技术对接收的标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号进行处理。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种校验直流互感器方波响应的方法，所述方法包括：

方波电流源向待校验直流互感器和标准直流互感器输出进行直流互感器方波响应校验的方波电流；

在模拟量校验模式下，a/d采集模块采集待校验直流互感器和标准直流互感器输出的模拟信号并发送至校验模块，校验模块根据接收的模拟信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数；

在数字量校验模式下，协议转换单元对待校验直流互感器输出的数字信号进行数字协议解析后传输至校验模块，a/d采集模块采集标准直流互感器输出的模拟信号后传输到校验仪的校验模块，校验模块根据接收的待校验直流互感器的数字信号和标准直流互感器输出的模拟信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数。

优选地，在数字量校验模式下，时钟同步单元用于使校验模块同步采集协议转换单元和a/d采集模块传输的输出信号。

优选地，校验模块根据接收的待校验直流互感器和标准直流互感器的输出信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数是采用的labview测量技术和重采样技术。

本发明所提供的技术方案与现有技术相比，本发明的技术方案采用信号发生器和功率放大器提供大功率方波电流源，通过协议转换单元、时钟同步单元、高精度a/d采集模块以及labview仪器测量技术实现模拟量输出和数字量输出的直流互感器的方波响应校验，测量直流互感器相关暂态性能参数，实现了直流互感器方波响应基本误差、延迟时间、上升/下降时间等暂态性能参数的校验，有效提高对直流互感器暂态性能的甄别能力，确保直流输电系统控制保护信号测量的准确可靠，对直流输电系统的安全稳定运行具有重要意义。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是本发明具体实施方式的校验直流互感器方波响应的装置的结构图；

图2是本发明具体实施方式的校验直流互感器方波响应的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1是本发明具体实施方式的校验直流互感器方波响应的装置的结构图。如图1所示，本发明所述的校验直流互感器方波响应的装置10包括方波电流源101、标准直流互感器102、协议转换单元103、时钟同步单元104和校验单元105。其中：

方波电流源101，其用于提供校验直流互感器方波响应的方波电流；

标准直流互感器102，其用于为直流互感器方波响应校验提供校准信号；

协议转换单元103，将待校验直流互感器输出的光数字信号解析并转换为电数字信号；

时钟同步单元104，其用于同步采集待测直流互感器和标准直流互感器的输出信号；

校验单元105，其用于采集标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号并进行计算以得到校验结果。

优选地，所述方波电流源101包括信号发生器111和功率放大器112，其中，信号发生器111作为方波信号源，为所述装置提供参数可调的信号级输入，所述功率放大器112提供信号发生器输出信号的功率级放大。

优选地，所述信号发生器111可调节的参数包括方波信号的频率、脉冲宽度和上升/下降沿时间。

优选地，所述协议转换单元103包括光电转换模块和嵌入式模块，当待校验直流互感器输出光数字信号时，经过光电转换模块转换为电数字信号，并通过嵌入式模块对电数字信号进行采集、协议解析和数据打包后发送到校验单元的校验模块。在本实施例中，所述协议转换单元103将待校验直流互感器输出的ft3帧格式光数字信号解析并转换为带时标信息的tcp/ip格式数字信号。

优选地，所述校验单元105包括a/d采集模块151和校验模块152，具有双通道模拟信号输入接口和数字信号输入接口，其中a/d采集模块151用于采集标准直流互感器和待校验直流互感器输出的模拟信号，校验模块152用于根据接收的标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数。

优选地，所述校验单元105采用labview测量技术和重采样技术对接收的标准直流互感器和待校验直流互感器的输出信号进行处理。

图2是本发明具体实施方式的校验直流互感器方波响应的方法的流程图。如图2所示，本发明所述的校验直流互感器方波响应的方法200从步骤201开始。

在步骤201，方波电流源向待校验直流互感器和标准直流互感器输出进行直流互感器方波响应校验的方波电流；

在步骤202，在模拟量校验模式下，a/d采集模块采集待校验直流互感器和标准直流互感器输出的模拟信号并发送至校验模块，校验模块根据接收的模拟信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数；

在步骤203，在数字量校验模式下，协议转换单元对待校验直流互感器输出的数字信号进行数字协议解析后传输至校验模块，a/d采集模块采集标准直流互感器输出的模拟信号后传输到校验仪的校验模块，校验模块根据接收的待校验直流互感器的数字信号和标准直流互感器输出的模拟信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数。在本实施例中，协议转换单元是将待校验直流互感器输出的ft3帧格式光数字信号解析并转换为带时标信息的tcp/ip格式数字信号后传输至校验模块进行处理。

优选地，在数字量校验模式下，时钟同步单元用于使校验模块同步采集协议转换单元和a/d采集模块传输的输出信号。

优选地，校验模块根据接收的待校验直流互感器和标准直流互感器的输出信号计算待校验直流互感器的基本误差和方波响应性能参数是采用的labview测量技术和重采样技术。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。