低压无线核相装置及其方法与流程

本发明涉及一种电力核相装置及核相方法，特别是涉及一种用于智能变电站电压二次核相的低压无线核相装置及核相方法。

背景技术：

在新建变电站的前期投运和变电站的日常维护、检修、设备更新等操作中，经常需要对线路两端的相位进行核对。目前经常使用的工具是相位伏安表，相位伏安表是所有的检测信号进入同一个设备，当两个检测点距离比较远时需要使用电缆线将信号连接到相位伏安表，经常需要提前做工作，准备合适长度的电缆，不然会发生临时电缆不够，操作极不方便，浪费工作时间，大大降低工作效率，难以保证变电站设备、系统的正常运行。

因此亟需提供一种新型的低压核相装置及核相方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种低压无线核相装置及其方法，操作方便，工作效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种低压无线核相装置，包括主机和副机，所述主机和副机之间通过无线信号进行数据交互；

所述主机和副机的结构相同，均包括信号采集单元、过零取样单元、数据处理单元、与数据处理单元相互连接的人机交互单元、数据传输单元、相位核对单元，信号采集单元、过零取样单元、相位核对单元依次连接；

所述过零取样单元包括过零检测电路、电平转换电路，所述过零检测电路包括依次串联的第一级放大电路、第二级放大电路、过零比较电路，第一级放大电路的输入端连接有限压保护电路、电源端连接有零点偏移校准电路。

在本发明一个较佳实施例中，在所述过零检测电路中，

所述第一级放大电路包括电压比较器u1、电阻r1、r2，电阻r1的一端连接u1的反向输入端、另一端接地，电阻r2的一端连接u1的反向输入端、另一端连接u1的输出端；

所述第二级放大电路包括电压比较器u2、电阻r3、r4，电阻r3的一端连接u2的反向输入端、另一端接地，电阻r4的一端连接u2的反向输入端、另一端连接u2的输出端；

所述过零比较电路包括过零比较器u3、电阻r5，电阻r5并联在u3的电源端与输出端之间；

所述限压保护电路的一端连接信号输入端、另一端接地，采用两个二极管并联，其中一个二极管的正极与另一个二极管的负极连接；

所述零点偏移校准电路采用零点偏移校准电位器rv1。

在本发明一个较佳实施例中，所述信号采集单元采用电压互感器或/和电流互感器连续采样信号，采集的信号包括电压信号、电流信号，电压信号的电压等级范围为10v—500v，电流信号的测量范围为10ma—10a。

在本发明一个较佳实施例中，所述数据处理单元采用arm单片机，体积小，功能多。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于所述无线核相装置的无线核相方法，包括以下步骤：所述主机的数据处理单元中设置有误差修正定时器，所述副机的数据处理单元中设置有过零时间定时器，

(1)所述主机监测到过零信号后向副机发送第一时间同步信号，并启动误差修正定时器；此时所述副机同步启动过零时间定时器和过零监测，并向主机回传第二时间同步信号；

(2)所述主机根据副机回传的第二时间同步信号，停止误差修正定时器计数，并将所得的误差修正时间数据发送到副机；此时副机监测到过零信号时停止过零时间定时器；

(3)所述副机通过过零时间数据和误差修正时间数据计算相位差值进行显示，并将该相位差数据发送给主机；

(4)所述主机接收到所述相位差数据，并显示在人机交互单元上。

在本发明一个较佳实施例中，所述相位差值的计算公式如下：

d＝(t1-t2)/t*360°

其中，d为相位差，t1为过零时间，t2为误差修正时间，t为过零信号周期。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过主机和副机的配合使用，采用无线通讯的方式实现远距离的两点间的核相操作，能够灵活地对变压器二次侧低压进行核相试验，免除了工作人员在工作现场布设信号电缆的工作量，不仅使得操作过程简单，核相结果准确，而且节省了人力成本，缩短了工作时间，提高了工作效率；

(2)所述无线核相方法可对相同电压频率的线路进行相位差的测量，方法简单，核相准确度高，通过主机的人机交互单元直观地显示线路两端的相位差，极大方便了工作人员对核相结果的观察及操作，实用性强。

附图说明

图1是本发明低压无线核相装置一较佳实施例的结构框图；

图2是所述过零检测电路的电路图；

图3是所述低压无线核相装置的核相方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种低压无线核相装置，包括主机和副机，所述主机和副机之间通过无线通讯的方式进行两点间的相位、电压、电流、频率等数据的交互操作。

所述主机和副机的结构相同，均包括信号采集单元、过零取样单元、数据处理单元、与数据处理单元相互连接的人机交互单元、数据传输单元、相位核对单元，信号采集单元、过零取样单元、相位核对单元依次连接。所述信号采集单元采用电压互感器或/和电流互感器连续采样信号，采集的信号包括电压信号、电流信号，电压信号的电压等级范围为10v—500v，电流信号的测量范围为10ma—10a。所述数据处理单元采用arm单片机，体积小，功能多。

所述信号采集单元连续采样外部的电压电流幅值信号，转换为数字信号传输至过零取样单元，所述过零取样单元包括过零检测电路、电平转换电路，所述过零检测电路对过零信号进行放大，电平转换电路进行电平转换处理，将正弦波信号转换成满足相位核对单元信号输入接口要求的ttl电平的矩形波信号。所述相位核对单元将从过零取样单元获取的本机过零信号和数据处理单元从数据传输单元获取的对机过零信号进行时间差计算，将计算结果传输给数据处理单元，数据处理单元将时间差数据转换成相位差数据通过数据传输单元与对机进行数据交互。另外，相位核对单元内置有相位校准机制，用于修正过零数据传递过程中产生的误差，以保证相位数据的准确。所述数据传输单元可以接收对机的过零数据信号和电压电流量化信号，传递给数据处理单元，并可将数据处理单元提供的本机过零数据信号和电压电流量化信号传输至对机。所述人机交互单元可接收操作人员输入的操作指令以及数据的显示，将操作指令传送至数据处理单元，数据处理单元执行操作指令，进行电压、电流测量通道的切换操作。

结合图2，所述过零检测电路包括依次串联的第一级放大电路、第二级放大电路、过零比较电路，第一级放大电路的输入端连接有限压保护电路、电源端连接有零点偏移校准电路。所述第一级放大电路包括电压比较器u1、电阻r1、r2，电阻r1的一端连接u1的反向输入端、另一端接地，电阻r2的一端连接u1的反向输入端、另一端连接u1的输出端；所述第二级放大电路包括电压比较器u2、电阻r3、r4，电阻r3的一端连接u2的反向输入端、另一端接地，电阻r4的一端连接u2的反向输入端、另一端连接u2的输出端；所述过零比较电路包括过零比较器u3、电阻r5，电阻r5并联在u3的电源端与输出端之间；所述限压保护电路的一端连接信号输入端、另一端接地，采用两个二极管并联，其中一个二极管的正极与另一个二极管的负极连接；优选的，可采用双二极管d1，d1采用贴片开关二极管bav199，或者采用两个分立的二极管正反接的方式；所述零点偏移校准电路采用零点偏移校准电位器rv1。

所述过零检测电路能够提供小信号输入时的过零检测精度，d1主要对输入接口提供保护作用，对输入过零信号vin进行限压，防止电压过高烧毁电路。u3是快速过零比较器，将输入信号与参考零信号进行比较，vout为输出过零信号。在输入信号到过零比较器u3之间加入两级放大电路，这两级放大电路主要的目的是提高输入信号的斜率，使微弱信号的斜率提高到与大信号的斜率相当，使最终从过零比较器u3输出的vout信号精度满足使用要求。另外，在第一级放大电路u1处增加零点偏移校准电位器rv1，通过rv1调整两级放大电路的电位偏移量，提高电路的检测精度。

在所述主机的数据处理单元中设置有误差修正定时器，副机的数据处理单元中设置有过零时间定时器，结合图3，所述无线核相装置的核相方法包括以下步骤：

(1)所述主机监测到过零信号后向副机发送第一时间同步信号，并启动误差修正定时器；此时所述副机同步启动过零时间定时器和过零监测，并向主机回传第二时间同步信号；

(2)所述主机根据副机回传的第二时间同步信号，停止误差修正定时器计数，并将所得的误差修正时间数据发送到副机；此时副机监测到过零信号时停止过零时间定时器；

(3)所述副机通过过零时间数据和误差修正时间数据计算相位差值进行显示，并将该相位差数据发送给主机；其中，所述相位差值的计算公式如下：

d＝(t1-t2)/t*360°

其中，d为相位差(单位：度)，t1为过零时间，t2为误差修正时间，t为过零信号周期；

(4)所述主机接收到所述相位差数据，并显示在人机交互单元。

本发明可对相同电压频率的线路进行相位差的测量，通过主机和副机的配合使用，采用无线通讯的方式实现远距离的两点间的核相操作，能够灵活地对变压器二次侧低压进行核相试验，免除了工作人员在工作现场布设信号电缆的工作量，不仅使得操作过程简单，核相结果准确，而且节省了人力成本，缩短了工作时间，提高了工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。