一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法与流程

本发明涉及电力设备检测领域，特别涉及一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法。

背景技术：

目前直流电压测量装置主要开展误差测试，对于暂态性能测试受制于缺失直流暂态方波电源关键设备，尚未开展直流电压测量装置的暂态性能测试，通常直流电子式互感器的采样率为10khz-100khz，采样间隔时间为10μs-100μs，而直流互感器一般要求阶跃延时时间为50μs左右，在计算直流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间时引入的不确定性因素较大。所提供的基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法能够解决直流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间测量准确度低的问题。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的问题，本发明提供了一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法，包括方波电压源，标准暂态分压器和直流电压互感器现场校验装置。所述的方波电压源采用电容储能型方波电源，所述的标准暂态分压器采用阻容分压器，所述的直流电压互感暂态特性测试采用阶跃响应延迟时间计算方法进行暂态特性测试校验。所提供的基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法能够解决直流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间测量准确度低的问题。

所述的直流电压互感器现场校验装置接收标准暂态分压器的标准模拟量电压值；同时，接受被测直流电压互感器模拟量(或数字量)电压值，根据测试结果，评价被测直流电压互感器的暂态特性。

所述的方波电压源选用电容作为储能元件，电源将能量储存在电容中，通过闭合开关产生脉冲电压。

所述的标准暂态分压器采用阻容分压器，标准暂态分压器的难点在于暂态分压比准确度的标定和上升时间的标定，对所述的方波电源和标准暂态分压器的上升时间采用总体标定的方法标定。

所述的阶跃响应延迟时间计算方法通过针对数字采样曲线进行拟合处理以提高测量准确度。在计算阶跃响应上升/下降时间时，首先采用重采样技术试品采样序列进行处理，然后计算出试品采样序列在上升沿10％和90％处的时间，然后计算两者的时间差即可得到试品阶跃响应上升/下降时间。

所述计算直流互感器阶跃延迟时间具体方法为：

标准采样序列和试品采样序列平均值分别为y0、y0′，对应的时间假设分别为t0、t0′；通过labview软件可求取出采样序列均值前后两个采样点的幅值和时间，标准采样序列均值前后两个采样点分别为(y1，t1)和(y2，t2)，试品采样序列均值前后两个采样点分别为(y1′，t1′)和(y2′，t2′)，标准和试品采样间隔分别为δt和δt′；假设标准采样序列和试品采样序列曲线在上升沿50％位置处近似为直线，即斜率不变，根据公式(1)和(2)可计算出标准和试品采样序列在上升沿50％处的时间：

其中δt＝1/f0，δt′＝1/f0′，f0和f0′分别为标准和试品采样频率；

根据上述公式即可求出标准与被试上升至90％阶跃电压时，被试阶跃响应时：t0′-t0。

本发明提供了一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法，不论是模拟量输出或是数字量输出直流互感器，在暂态响应校验时均是针对离散的数字量进行处理。对于被测数字量通道，采样数据间隔时间取决于试品采样率，因此通过针对数字采样曲线进行拟合处理以提高测量准确度。

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为本申请一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试系统结构示意图；

图2为本申请图1中电容储能型方波电源原理框图；

图3为本申请图1中标准暂态分压器结构示意图；

图4为本申请一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法中延迟时间测量原理图。

具体实施方式

下面结合附图何具体实施方式，对本申请作进一步地说明。

实施例1：如图1所示，一种基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法，包括方波电压源，标准暂态分压器和直流电压互感器现场校验装置。所述的方波电压源采用电容储能型方波电源，所述的标准暂态分压器采用阻容分压器，所述的直流电压互感暂态特性测试采用阶跃响应延迟时间计算方法进行暂态特性测试校验。所提供的基于阶跃延迟的直流电压互感暂态特性测试方法能够解决直流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间测量准确度低的问题。

所述的直流电压互感器现场校验装置接收标准暂态分压器的标准模拟量电压值；同时，接受被测直流电压互感器模拟量(或数字量)电压值，根据测试结果，评价被测直流电压互感器的暂态特性。

所述的方波电压源选用电容作为储能元件，电源将能量储存在电容中，通过闭合开关产生脉冲电压。

所述的标准暂态分压器采用阻容分压器，标准暂态分压器的难点在于暂态分压比准确度的标定和上升时间的标定，对所述的方波电源和标准暂态分压器的上升时间采用总体标定的方法标定。

所述的阶跃响应延迟时间计算方法通过针对数字采样曲线进行拟合处理以提高测量准确度。在计算阶跃响应上升/下降时间时，首先采用重采样技术试品采样序列进行处理，然后计算出试品采样序列在上升沿10％和90％处的时间，然后计算两者的时间差即可得到试品阶跃响应上升/下降时间。

不论是模拟量输出或是数字量输出直流互感器，在暂态响应校验时均是针对离散的数字量进行处理。对于被测数字量通道，采样数据间隔时间取决于试品采样率，因此通过针对数字采样曲线进行拟合处理以提高测量准确度。

电容储能型方波电源电路的基本结构和输出方波电压波形如图2所示。首先电源将能量储存在电容c中，然后闭合s，产生脉冲电压。脉冲电压的上升时间与回路的杂散电感有关，杂散电感越小，上升沿陡峭；脉冲的下降时间和电容、电阻构成的rc网络时间常数有关。储能组件由电容组成，在充电时储存电能，放电时作为下一级的输入电源；开关组件是该系统的关键部分，具有控制充放电的周期，调整脉冲宽度的作用。负载由阻容性负载构成，其电阻电容是并联关系。

标准暂态分压器采用阻容分压器，如图3所示为直流分压器的结构图。标准暂态分压器的难点在于暂态分压比准确度的标定和上升时间的标定。目前没有相关的更高等级的暂态标准器对本项目研制的暂态分压器进行标定。由于本项目的方波，上升时间在十微秒级，与雷电冲击电压的上升时间相近，而平顶时间在毫秒级，可以等效成直流电压。因此，本项目采用等效的方法，分别在直流电压和雷电冲击电压下，对本项目研制的暂态分压器进行分压比准确度的标定。对方波电源和标准暂态分压器的上升时间采用总体标定的方法标定。方波电源施加方波电压在标准暂态分压器上，利用示波器测量标准暂态分压器二次输出电压的上升时间。

图4为直流互感器阶跃延迟时间测量原理，图中红线和蓝色曲线分别为标准采样序列和试品采样序列的拟合曲线，实际由多个离散采样点组成。计算直流互感器阶跃延迟时间具体方法为：

标准采样序列和试品采样序列平均值分别为y0、y0′，对应的时间假设分别为t0、t0′；通过labview软件可求取出采样序列均值前后两个采样点的幅值和时间，标准采样序列均值前后两个采样点分别为(y1，t1)和(y2，t2)，试品采样序列均值前后两个采样点分别为(y1′，t1′)和(y2′，t2′)，标准和试品采样间隔分别为δt和δt′；假设标准采样序列和试品采样序列曲线在上升沿50％位置处近似为直线，即斜率不变，根据公式(1)和(2)可计算出标准和试品采样序列在上升沿50％处的时间：

其中δt＝1/f0，δt′＝1/f0′，f0和f0′分别为标准和试品采样频率；

根据上述公式即可求出标准与被试上升至90％阶跃电压时，被试阶跃响应时：t0′-t0。

在计算阶跃响应上升/下降时间时，首先采用重采样技术试品采样序列进行处理，然后根据公式计算出试品采样序列在上升沿处的时间，然后计算两者的时间差即可得到试品阶跃响应上升/下降时间。

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。