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
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电网中应用的电子式互感器的暂态特性测试领域，尤其涉及一种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。
【背景技术】
[0002]目前，电子式电流互感器在智能电网中广泛应用，继电保护、计量、测控、故障录波等间隔层设备均基于电子式电流互感器的采样值来完成各自的自动化功能，电子式电流互感器的稳态特性和暂态特性直接影响到后端间隔层设备性能的好坏。继电保护设备是电力系统安全稳定运行的关键设备，在故障出现的时候必须以最快的速度准确判断并决定是否动作，此时电子式电流互感器是否能够快速且准确的将系统一次侧的暂态电流传变到继电保护设备，就直接影响到故障切除的总耗时时间，可见，暂态过程中电子式电流互感器的传变延时时间测试具有极为重要意义。
[0003]目前，国内外没有一套完善的针对电子式电流互感器暂态传变延时的测试设备，现有的做法一是:采用稳态下的电子式电流互感器绝对延时时间指标作为参考；做法二:将电子式电流互感器和继电保护装置作为整体来测试整组的动作时间。做法一由于电子式电流互感器在暂态和稳态过程中的特性具有很大的差异性，并且，继电保护设备在暂态时，对电流采样值的应用与稳态时不同，决定了稳态下的绝对延时时间不能替代暂态下的延时时间，参考作用很有限。做法二整组延时时间的测试不能反映各单独设备的动作时间，对定性分析和各独立设备性能的提高起不到太大的作用。
[0004]系统暂态过程出现时，电流的幅值会大幅增大，并且基波分量中往往包含了衰减直流分量和谐波分量，不同原理的电子式电流互感器在这种条件下的传变特性大不相同。继电保护设备的快速启动和动作，均要求在暂态波形突变后的I到2个周波内完成，因而，电子式电流互感器暂态传变延时测试装置，必须准确反映暂态发生后电子式电流互感器将突变的暂态电流从一次侧传变到二次侧所消耗的总时间。国家电网公司在《Q-GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范》中，规范了电子式互感器的传输延时时间在暂态和稳态下均不大于2ms。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种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，能够测试电子式电流互感器暂态传变延时时间，提高电子式电流互感器暂态性能，进一步提高了智能电网继电保护设备动作速度。
[0006]本发明采用的技术方案为:
一种电子式电流互感器暂态传变延时时间测量装置，包括信号调理模块、光纤信号收发器、模数转换模块、高精度恒温晶振模块、现场可编程门阵列、微处理器和显示模块，信号调理模块的信号输入端用于输入标准源信号，信号调理模块的信号输出端通过模数转换模块连接现场可编程门阵列的第一信号输入端，现场可编程门阵列的第二信号输入端连接光纤信号收发器的发送端，光纤信号收发器的接收端用于连接被测源信号，现场可编程门阵列的信号传输端连接微处理器，微处理器连接显示模块，高精度恒温晶振模块分别连接模数转换模块、现场可编程门阵列和微处理器。
[0007]一种电子式电流互感器暂态传变延时时间测量方法，包括以下步骤:
a:首先，通过信号调理模块采集电子式电流互感器一次侧系统始端暂态电流信号作为标准源信号，通过光纤信号收发器采集电子式电流互感器一次侧系统末端暂态电流信号作为被测源信号，并将标准源信号和被测源信号发送给现场可编程门阵列；
b:微处理器对现场可编程门阵列传输的标准源信号和被测源信号进行实时的突变量判别，判别突变量的计算公式为=Ai= I [ i(t) -1(t-T) ] - [ i(t-T) -1(t_2T)]①，
其中，t为当前时刻，Γ为一个工频周波时间，突变量启动门槛hei取电子式电流互感器电流额定值的20%,当Λ i > Iset,并持续2ms时，判定为突变量发生；
c:当电子式电流互感器一次侧系统发生突变时，微处理器记录标准源信号突变量发生时刻为并从?2时刻开始，提取2个周波时间窗的波形，采用傅氏算法，提取标准源信号基波相位为Φ1 ;微处理器记录被测源信号突变量发生时刻为泛，并从泛时刻开始，提取2个周波时间窗的波形，采用傅氏算法，提取被测源信号基波相位为02;同时，对标准源信号进行频率测量，得到系统当前频率/ ；d:根据公式②计算时间的补偿量J t,
At= (Φ2-φ1)/2π/(2)；
e:根据公式③计算电子式电流互感器的暂态传变延时时间Td,
Td = t2 - tl - At?。
[0008]本发明通过通过信号调理模块对电子式电流互感器一次侧系统电流进行调理，抑制掉采样带宽外的无用信号分量，将调理后的信号发送给模数转换模块进行转换，并发送给现场可编程门阵列作为标准源信号，再通过光纤信号收发器接收采集被测源信号，并发送给现场可编程门阵列，经过现场可编程门阵列的传送，微处理器进行分析计算，最终由显示模块显示暂态传变时间；同时，利用高精度恒温晶振模块为各个环节进行精确时间标定，保证测量准确性，本装置结构简单、体积较小、便于携带，提高暂态传变时间测量准确性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的系统逻辑图；
图2为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0010]如图1、2所示，本发明包括信号调理模块、光纤信号收发器、模数转换模块、高精度恒温晶振模块、现场可编程门阵列、微处理器和显示模块，信号调理模块的信号输入端用于输入标准源信号，信号调理模块的信号输出端通过模数转换模块连接现场可编程门阵列的第一信号输入端，现场可编程门阵列的第二信号输入端连接光纤信号收发器的发送端，光纤信号收发器的接收端用于连接被测源信号，现场可编程门阵列的信号传输端连接微处理器，微处理器连接显示模块，高精度恒温晶振模块分别连接模数转换模块、现场可编程门阵列和微处理器。
[0011]电子式电流互感器暂态传变延时时间测量方法，包括以下步骤:
a:首先，通过信号调理模块采集电子式电流互感器一次侧系统始端暂态电流信号作为标准源信号，通过光纤信号收发器采集电子式电流互感器一次侧系统末端暂态电流信号作为被测源信号，并将标准源信号和被测源信号发送给现场可编程门阵列；
b:微处理器对现场可编程门阵列传输的标准源信号和被测源信号进行实时的突变量判别，判别突变量的计算公式为:
Ai=I [ i(t) -1 (t-T) ] - [ i (t-T) -1 (t-2T) ] I ①，
其中，t为当前时刻，Γ为一个工频周波时间，突变量启动门槛hei取电子式电流互感器电流额定值的20%,当Λ i > Iset,并持续2ms时，判定为突变量发生；
c:当电子式电流互感器一次侧系统发生突变时，微处理器记录标准源信号突变量发生时刻为tl,共Jktl时刻开始，提取2个周波时间窗的波形，采用傅氏算法，提取标准源信号基波相位为Φ1 ;微处理器记录被测源信号突变量发生时刻为泛，并从泛时刻开始，提取2个周波时间窗的波形，采用傅氏算法，提取被测源信号基波相位为02;同时，对标准源信号进行频率测量，得到系统当前频率/ ；d:根据公式②计算时间的补偿量J t,
At= (Φ2-φ1)/2π/(2)；
e:根据公式③计算电子式电流互感器的暂态传变延时时间Td,
Td = t2 - tl - At?。
[0012]本发明在使用时，信号调理模块的信号输入端连接到电子式电流互感器的一次侧系统始端串联的分流器的信号输出端，光纤信号收发器的信号输入端连接到电子式电流互感器的一次侧系统末端串联的电子式互感器合并单元MU的信号输出端。将分流器和电子式互感器合并单元MU串接入到电子式互感器的一次侧电流系统中，对电子式电流互感器的一次侧电流暂态值进行采集。当电子式电流互感器发生突变时，首先是一次侧系统始端发生突变，其次是一次侧系统末端发生突变，在时间上有一定的先后顺序，所以存在暂态延时的问题。一次侧暂态电流经过分流器的变换，输出可供采集的低幅值模拟电压信号，该信号作为本装置中的标准源信号。电子式电流互感器一次侧系统末端的暂态电流由电子式电流互感器合并单元MU通过FT3或光纤