标准电信号生成方法、装置及一二次融合开关设备一次精度检测方法及系统与流程

本发明属于配电网技术领域，具体的，涉及一种标准电信号生成方法、装置及一二次融合开关设备一次精度检测方法及系统。

背景技术：

一二次融合开关设备是将一次开关类设备与二次电压电流互感器、状态传感器及智能终端等设备进行统一设计、相互融合而形成的新型智能化设备，具有测量及传动功能、故障检测与处理功能、防抖动功能、馈线自动化功能等。

为保证一二次融合开关设备可靠性，应当对一二次融合成套开关设备进行一次精度检测(互感器精度检测)、成套精度检测(开关设备本体与终端一体化精度检测)、接地故障检测功能测试、传动功能检测等试验。

对于上述各检测项目，目前尚无符合要求的检测系统。具体的：对于一二次融合开关设备的一次精度检测试验，缺乏高精度高稳定性的三相高压标准功率输出装置，需要突破三相系统间及电压电流输出回路间相互干扰的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种标准电信号生成方法、装置及一二次融合开关设备一次精度检测方法及系统，能够输出高精度、高稳定性的标准电信号，并实现一二次融合开关设备的一次精度精确检测。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种标准电信号生成方法，所述方法包括如下步骤：

将电信号预设指令转换成模拟输入电信号；

对模拟输入电信号进行放大处理及噪声抑制处理，获取模拟输出电信号；

回采所述模拟输出电信号，并进行pi环节调节校正，使模拟输出电信号等于标准电信号。

第二方面，本发明提供了一种标准电信号生成装置，所述装置包括：

指令转换单元：用于将电信号预设指令转换成模拟输入电信号；

信号放大单元：用于对模拟输入电信号进行放大处理及噪声抑制处理，获取输出电信号；

信号回采单元：用于回采所述模拟输出电信号，并进行pi环节调节校正，使模拟输出电信号等于标准电信号。

第三方面，本发明提供了一种一二次融合开关设备一次精度检测方法，所述方法包括如下步骤：

根据预设负载指令为被测一二次融合开关设备的互感器提供相应负载；

将标准一次电信号加载在被测一二次融合开关设备的互感器一次侧；

将被测一二次融合开关设备的互感器二次侧输出的电信号与标准二次电信号相比较，获得误差电信号；

根据误差电信号进行被测一二次融合开关设备的一次精度检测结果分析。

第四方面，本发明提供了一种一二次融合开关设备一次精度检测系统，所述系统包括：

标准电信号生成单元：用于根据一次电信号预设指令为被测一二次融合开关设备的互感器一次侧提供标准一次电信号，并根据标准一次电信号为互感器校验仪提供标准二次电信号；

自动化负载箱：用于根据预设负载指令分别为被测一二次融合开关设备提供相应负载；

互感器检验仪：用于将所述标准二次电信号与被测一二次融合开关设备的互感器二次侧输出的二次电信号相比较，获取相应的电信号误差；

主控台：用于下发一次电信号预设指令及预设负载指令，用于根据所述电信号误差进行被测一二次融合开关设备的一次精度检测结果分析。

综上，本发明提供的标准电信号生成方法、装置及一二次融合设备一次精度检测方法及系统，根据预设指令经信号处理获取标准电信号，能够保证电信号的高精度及高稳定性，可实现一二次融合开关设备的一次精度检测，并有助于提高检测结果的准确度，满足一二次融合开关设备一次精度检测的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面所描述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是一种被测一二次融合开关设备的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的一种标准电信号生成装置的原理框图；

图3是根据本发明实施例提供的一种一次精度检测系统的结构示意图；

图中：1、开关本体；2、3：电压互感器；4、智能终端；5、一次连接电缆；6、二次连接电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明实施例中所述电信号包括电压信号和电流信号。被测一二次融合开关设备应当包括：开关本体1、电压互感器2，3、智能终端4、一次连接电缆5及二次连接电缆6，开关本体1内置电流互感器，具体如图1所示。其中，开关本体1具有闭合和开断正常电流和故障电流的功能，电流互感器的二次侧缠绕在环形铁芯上并套在开关本体1内各相上，用于采集流过开关本体1的一次电流信号并转换为二次电流信号，经开关本体1的二次连接电缆传递给智能终端4；电压互感器2的一次侧并联连接开关本体1的a、b相接头，用于采集a、b相间的线电压信号并转换为二次电压信号，电压互感器3的一次侧并联连接开关本体1的b、c相接头，用于采集b、c相间的线电压信号并转换为二次电压信号；二次电压信号经二次连接电缆传递给智能终端4；智能终端4具有数据采集、控制、保护等功能。

本发明实施例提供的标准电信号生成装置，如图2所示，包括：

指令转换单元：用于将电信号预设指令转换成模拟输入电信号；

信号放大单元：用于对模拟输入电信号进行放大处理及噪声抑制处理，获取输出电信号；

信号回采单元：用于回采所述模拟输出电信号，并进行pi环节调节校正，使模拟输出电信号等于标准电信号。

其中，指令转换单元包括：

dsp模块：用于将电信号预设指令译码成数字输入电信号，具体的：可以由工控机接收主控台下发的信号，产生电压、电流预设指令并转发至dsp模块，dsp模块用于将电压预设指令译码成数字输入电压信号、将电流预设指令译码成数字输入电流信号；

da转换模块：用于将所述数字输入电信号转换成模拟输入电信号，具体的：将数字输入电压信号转换为模拟输入电压信号，将数字输入电流信号转换为模拟输入电流信号，目的是便于后续放大处理，以获取高电压、大电流信号。

其中，信号放大单元能够对模拟输入电信号进行两次放大处理，以获取高电压和大电流信号，具体包括：

功率放大器：用于对模拟输入电信号进行放大及噪声抑制处理；同时功率放大器兼具有平滑调节的功能，以提高模拟输出电信号的精度；

升压器：用于对功率放大器输出的模拟电压信号进行升压处理，获取模拟输出电压信号；

升流器：用于对功率放大器输出的模拟电流信号进行升流处理，获取模拟输出电流信号。

其中，信号回采单元能够对模拟输出电信号进行反馈及误差校正处理，确保模拟输出电信号为标准电信号，具体包括：

标准互感器：用于将模拟输出电信号作为一次电信号，获取相应的二次电信号。

ad回采模块：用于回采所述二次电信号，并将所述二次电信号转换成数字回采电信号；

fpga模块：用于比较数字输入电信号与数字回采电信号并进行pi环节调节校正。

如图2所示，以调节校正10kv标准电压信号为例，若外界干扰引起模拟输出电压u(t)与电压预设指令(10kv)之间产生超过0.05％的误差，则通过ad回采模块采集并转换后的数字回采电压u^*(n)将不等于dsp输出的数字输入电压信号u(n)，fpga模块比较并计算电压误差δu(n)＝u^*(n)-u(n)，通过pi环节进行调节校正，直至u^*(n)＝u(n)，即模拟输出电压为标准10kv电压。考虑回采电路的精度，本发明实施例可以确保模拟输出电压u(t)与电压预设指令要求输出的10kv之间误差不超过0.05％。

为了解决输出回路间相互干扰的技术问题，本发明实施例提供的标准电信号生成装置设置了相互独立的电压输出回路和电流输出回路。所述电压输出回路包括两组两相输出端子，所述电流输出回路包括两组三相输出端子。电流输出回路的高压侧与电压输出回路的高压侧进行等电位连接，以使电流输出回路整体对地呈现高电位，从而实现同时提供高电压和大电流的试验环境。

在前述的获取标准电信号的基础上，为了能够进一步的获取标准二次电信号，以用于对一二次融合开关设备进行检测，本发明实施例提供的标准电信号生成装置还包括标准互感器，用于将前述的标准电信号作为标准一次电信号，获取相应的标准二次电信号。标准互感器包括标准电压互感器和标准电流互感器，标准电压互感器和升压器共用一套铁芯，标准电流互感器和升流器共用一套铁芯。标准互感器线圈采用均衡分布式绕制，内部灌胶以减少局放，精度为0.02％。

在对一二次融合开关设备进行精度检测时，电流输出回路的两组三相输出端子分别与开关本体两侧的三相端子连接；电压输出回路的一组两相输出端子与标准电信号生成装置的外壳共同接地，另一组两相输出端子分别与被测一二次融合开关设备的电压互感器2和3的一端连接，电压互感器2和3的另一端接地。

因此，本发明实施例提供的标准电信号生成装置，根据预设指令经信号处理获取标准电信号，能够保证电信号的高精度及高稳定性；设置了相互独立的电流输出回路和电压输出回路，并将电流输出回路与电压输出回路高压侧进行了等电位连接，能够实现同时提供高电压大电流的试验环境。

本发明实施例还提供了一种标准电信号生成方法，所述方法可采用前述的标准电信号生成装置执行，具体包括如下步骤：

步骤101：将电信号预设指令转换成模拟输入电信号；

具体的，获取模拟输入电信号的方法包括：

将所述电信号预设指令译码成数字输入电信号；

将所述数字输入电信号转换成模拟输入电信号；

步骤102：对模拟输入电信号进行放大处理，获取模拟输出电信号；

在步骤102中，为提升模拟输出电信号的稳定性及精确度，首先对模拟输入电信号进行功率放大处理，再进行再次升压或升流处理。功率放大环节不仅具有放大输入信号的功能，且兼有噪声抑制及平滑调节的功能。

步骤103：对模拟输出电信号进行信号回采处理，并进行pi环节调节校正，确保模拟输出电信号为标准电信号。

在步骤103中，回采经升压处理获取的模拟电压输出信号并转换为数字回采电压，回采经升流处理所获取的模拟输出电流信号并转换为数字回采电流；将数字回采电压与通过指令译码获取的数字输入电压相比较，将数字回采电流与通过指令译码获取的数字输入电流相比较，分别经pi环节调节校正，以确保模拟输出电信号为标准电信号。

因此，本发明实施例提供的标准电信号生成方法，根据电信号预设指令经两级放大处理，结合功率放大器的噪声抑制及pi环节调节校正获取标准电压、标准电流信号，信号误差小、精度高、稳定性好。

如图3所示，是本发明实施例提供的一种一次精度检测系统，所述系统可用于一二次融合开关设备的一次精度检测，所述系统包括：

标准电信号生成装置：用于根据一次电信号预设指令为被测一二次融合开关设备的互感器一次侧提供标准一次电信号，并根据标准一次电信号为互感器校验仪提供标准二次电信号；

自动化负载箱：用于根据预设负载指令分别为被测一二次融合开关设备提供相应负载；

互感器检验仪：用于将所述标准二次电信号与被测一二次融合开关设备的互感器二次侧输出的二次电信号相比较，获取相应的误差电信号；

主控台：用于下发一次电信号预设指令及预设负载指令，同时用于根据所述误差电信号进行被测一二次融合开关设备的一次精度检测结果分析。

其中，标准电信号生成单元可以采用前述的标准电信号生成装置，具体包括：顺序连接的dsp模块、fpga模块(具有pi环节调节校正功能)、da转换模块、功率放大器及升压器/升流器，还应当包括标准互感器、ad回采模块及相互独立的电流输出回路和电压输出回路。

综上，本发明实施例提供的一二次融合开关设备一次精度检测系统，可用于一二次融合开关设备的一次精度检测，填补了一二次融合开关设备一次精度检测缺乏有效检测设备的技术空白，采用标准电信号生成单元提供标准电信号，能够保证用于检测的电信号具有高精度及高稳定性，有助于提高一次精度检测结果的准确性。

本发明实施例提供的一二次融合开关设备一次精度检测方法，包括如下步骤：

步骤201：根据预设负载指令为被测一二次融合开关设备提供相应负载；

步骤202：将标准一次电信号加载在被测一二次融合开关设备的互感器一次侧；

具体的：将标准一次电压信号加载在被测一二次融合开关设备电压互感器的一次侧，将标准一次电流信号加载在被测一二次融合开关设备电流互感器的一次侧；

步骤203：将被测一二次融合开关设备的互感器二次侧输出的电信号与标准二次电信号相比较，获得误差电信号；

具体的：将被测一二次融合开关设备电压互感器的二次侧电压信号与标准二次电压信号相比较，获取电压信号误差；将被测一二次融合开关设备电流互感器的二次侧电流信号与标准二次电流信号相比较，获取电流信号误差。

获取标准二次电信号的方法包括：将标准一次电信号加载在标准互感器的一次侧，采集标准互感器的二次侧电信号以获取标准二次电信号。

步骤204：根据电信号误差进行被测一二次融合开关设备的一次精度检测结果分析。

步骤201中，获取标准一次电信号可以采用前述的标准电信号生成方法。

本发明实施例所提供的一次精度检测方法可以采用前述一次精度检测系统执行，用于对一二次融合开关设备进行一次精度检测。下面详述采用本发明实施例的一次精度检测系统对一二次融合开关设备进行一次精度检测的方法：

检测要求：接入一二次融合开关设备电压互感器一次侧的标准电压为10kv，接入一二次融合开关设备电流互感器一次侧的标准电流为600a；

相关参数：一二次融合开关设备的电压互感器2和3预设负载75va，内置电流互感器预设负载0.5ω，(超前)；

环境搭建：将标准电信号生成装置的电流输出回路的两组三相端子分别接在开关本体两侧的三相端子上，电压输出回路的一组两相输出端子与标准电信号生成装置的外壳共同接地，另一组两相输出端子分别与被测一二次融合开关设备的电压互感器2和3一次侧的一端连接，电压互感器2和3一次侧的另一端接地。

一二次融合设备的电压互感器2和3的二次端子连接互感器校验仪，且自动化电压负载箱并联接入该回路；一二次融合设备的电流互感器二次端子连接互感器校验仪，且自动化电流负载箱串联接入该回路；标准电信号生成装置中的标准互感器(包括标准电压互感器和标准电流互感器)的二次侧接入互感器校验仪。

一二次融合开关设备的一次精度检测方法的具体方法如下：

由主控台向标准电信号生成装置下发电信号预设指令，包括一次电压预设指令10kv、一次电流预设指令600a，向互感器校验仪下发预设负载预设指令：内置电流互感器预设负载0.5ω，(超前)；电压互感器2和3预设负载75va；

互感器校验仪将所接收到的负载预设指令传送至自动化负载箱，自动化负载箱根据负载预设指令为电压互感器2和3、内置电流互感器提供相应负载；

标准电信号生成装置接收电信号预设指令，输出10kv标准一次电压、600a标准一次电流，同时经标准互感器输出100v标准二次电压、1a标准二次电流。通过电压输出回路将10kv标准一次电压加载在一二次融合开关电压互感器2和3上，通过电流输出回路将600a标准一次电流加载在一二次融合开关本体及其内置电流互感器上。将电压互感器2和3二次侧电压、及内置电流互感器二次侧电流传输至自动化负载箱，然后经自动化负载箱传送至互感器校验仪；互感器校验仪将电压互感器2和3二次侧电压与标准二次电压100v、内置电流互感器二次侧电流与标准二次电流1a相比较，计算比差、角差等误差结果；将误差结果上送主控台进行被测一二次融合开关设备的一次精度检测结果分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。