，本实施例的基于GPS同步授时的变电站互感器二次极性检测方法，其由一次侧装置和二次侧装置实施，其中，一次侧装置做成手推车式设备，二次侧装置做成便于携带的手持式设备。
[0012]如图1所示，一次侧装置主要由激励输出模块、第一采样模块、第一GPS时钟模块、第一MCU模块、第一无线通信模块和操作面板组成。激励输出模块设有电源端、激励信号输出端和控制信号输入端；第一采样模块设有采样端和信号输入输出端；第一 GPS时钟模块设有同步时间信号输出端；第一 MCU模块设有激励控制信号输出端、采样控制端、时钟信号输入端、通信端和操作面板信号输入端；第一无线通信模块设有对内通信端和无线通信端；操作面板设有信号输出端；激励输出模块的电源端使用时外接AC220V市电，激励输出模块的激励信号输出端使用时与待检测的变电站互感器一次侧接线端子电连接；激励输出模块的控制信号输入端与第一 MCU模块的激励控制信号输出端信号电连接；第一采样模块的采样端、激励输出模块的激励信号输出端以及变电站互感器一次侧接线端子共线；第一采样模块的信号输入输出端与第一 MCU模块的采样控制端双向信号电连接；第一 MCU模块的时钟信号输入端与第一 GPS时钟模块的同步时间信号输出端信号电连接；第一 MCU模块的通信端与第一无线通信模块的对内通信端双向信号电连接；第一 MCU模块的操作面板信号输入端与操作面板的信号输出端信号电连接。
[0013]如图2所示，二次侧装置主要由第二采样模块、第二 GPS时钟模块、第二 MCU模块、第二无线通信模块和液晶触摸屏组成。第二采样模块设有采样端和信号输入输出端；第二GPS时钟模块设有同步时间信号输出端；第二 MCU模块设有采样控制端、时钟信号输入端、通信端和人机交互信号端；第二无线通信模块设有对内通信端和无线通信端；液晶触摸屏设有信号输入输出端；第二采样模块的采样端使用时与待检测的变电站互感器二次侧接线端子电连接；第二采样模块的信号输入输出端与第二 MCU模块的采样控制端双向信号电连接；第二 MCU模块的时钟信号输入端与第二 GPS时钟模块的同步时间信号输出端信号电连接；第二 MCU模块的通信端与第二无线通信模块的对内通信端双向信号电连接；第二 MCU模块的人机交互信号端与液晶触摸屏和信号输入输出端双向信号电连接。
[0014]使用时，一次侧装置的第一无线通信模块与二次侧装置的第一无线通信模块之间射频无线通信；负责一次侧装置和二次侧装置之间的控制命令和数据的传输。
[0015]—次侧装置的激励输出模块用于产生检测所需的信号源；第一采样模块用于采集施加到变电站互感器一次侧的电压电流信号并进行放大、滤波、调理和数模转换处理；第一MCU模块用于对第一采样模块传送的采样信号进行处理分析，计算一次侧的电流电压幅值和相位信息，同时通过第一无线通信模块将计算结果发送给二次侧装置；第一 MCU模块的动作受二次侧装置的第二 MCU模块控制；第一 GPS时钟模块负责提供同步采集脉冲和精确时间戳；操作面板用于必要时人工操作。
[0016]二次侧装置的第二采样模块用于采集变电站互感器二次侧的电压电流信号并发送给第二 MCU模块；第二 MCU模块用于对第二采样模块的采集信号以及经由第二无线通信模块传输的一次侧采样信号进行分析处理，对一次侧和二次侧采样数据进行对比并利用矢量图判据对二次侧接线正确与否进行判定，并负责向一次侧装置发送激励输出信号以及采样开始时间信息；液晶触摸屏用于显示检测结果矢量图、判定结果以及人机交互发送操作命令；第二 GPS时钟模块负责提供与一次侧同步采集脉冲和精确时间戳。
[0017]参见图3，前述一次侧装置和二次侧装置在检测时实现电压电流信号的同步采集原理如下:
一次侧装置和二次侧装置按照统一固定的频率对变电站互感器两侧信号进行采样；采样开始时间由二次侧装置设定并发送给一次侧装置，第一 GPS时钟模块和第二 GPS时钟模块产生的秒脉冲形成同步采样信号，一次侧装置和二次侧装置在同一时间开始同步采样；在下一个秒脉冲到来的时候，再将秒脉冲与采样频率同步一次，以消除晶振电路给采样频率带来的累积误差，确保一次侧和二次侧每个相应采样点的时刻都相同。同步采样波形保持与每个秒脉冲的上升沿同步，使得位于不同地点的一次侧和二次侧能够在同一时刻开始采样，并且保证每个采样点的时刻都相同。GPS可以输出一个1Hz的秒脉冲PPS波；PPS波与卫星信号进行同步，不同设备之间PPS波上升沿误差小于lus，对应工频周期中的0.018度。一次侧装置的第一 GPS时钟模块和二次侧装置的第二 GPS时钟模块保证了一次侧和二次侧采样信号的高度同步，从而确保采集精度，进而保证了二次侧极性判定的准确性。
[0018]参见图4，前述的一次侧装置和二次侧装置使用时的工作过程简述如下:
检测时，一次侧装置接通AC220V市电后，其激励输出模块进入等待状态；二次侧装置在收到操作人员发出的开始检测命令后与一次侧装置通信确认收到命令，完成握手过程也开始等待；然后二次侧装置通过无线通信发送激励输出命令和采样开始时间信息给一次侧装置；一次侧装置收到相应信息后执行相应的激励输出并保持输出继续进入等待状态；当采样时间到来时，一次侧装置和二次侧装置完成同步采样，一次侧装置的第一 MCU模块和二次侧装置的第二 MCU模块分别对各自接收的采集数据进行处理并计算得到电流电压信号的幅值和相位，然后，一次侧装置通过无线通信将其计算的一次侧采样信号的幅值和相位信息传送至二次侧装置；二次侧装置的第二 MCU模块对一次侧和二次侧采样数据进行对比并利用矢量图判据对二次侧接线正确与否进行判定，并将检测结果矢量图和判定结果发送给液晶触摸屏实时显示。
[0019]对前述进行归纳综合，本实施例的基于GPS同步授时的变电站互感器二次极性检测方法，主要包括以下步骤:
①装置连接:将一次侧装置的激励输出模块的输出端与待测的变电站互感器一次侧接线端子电连接，激励输出模块的输入端外接AC220V电源；将二次侧装置的第二采集模块的输入端与待测的变电站互感器二次侧接线端子电连接；
②系统启动并初始化:一次侧装置接通AC220V市电，一次侧装置和二次侧装置完成初始化并建立无线通信连接；第一 GPS时钟模块和第二 GPS时钟模块接受GPS的时间信息，产生同步采样脉冲；
③同步采样开始时间和采样频率设定:操作人员通过二次侧装置的液晶触摸屏设定同步采样开始时间以及采样频率；
④同步采样:操作人员通过二次侧装置的液晶触摸屏发出检测开始命令，一次侧装置的激励输出模块的激励输出；同步采样时刻到来，一次侧装置的第一采样模块和二次侧装置的第二采样模块分别对待检测的变电站互感器一次侧和二次侧电压电流信号同步进行米样;
⑤采样信号处理:一次侧装置的第一MCU模块接收第一采样模块发送的电压电流数据，计算得其幅值和相位并将计算结果无线通信发送给二次侧装置；二次侧装置的第二MCU模块接收第二采样模块发送的电压电流数据，计算得其幅值和相位；同时接收一次侧装置无线通信发送的计算结果；
⑥二次极性判定:二次侧装置的第二MCU模块将其计算的二次侧采样电压电流幅值和相位与无线通信接收的一次侧装置同步采样的电压电流幅值和相位通过矢量图进行比较；第二 MCU模块读取内置的极性矢量图判据，对在检的变电站互感器二次极性接线正确与否进行判定；并将检测结果矢量图和判定结果发送液晶触摸屏； ⑦结果显示:液晶触摸屏接收第二 MCU模块发送的信息，实时显示检测结果矢量图和判定结果。
[0020]前述的步骤⑥中，二次侧装置的第二 MCU模块内置的极性矢量图判据，以常规llOkV变电站电流、电压互感器二次接线为例进行说明:
以一次侧A相为基准值，画出一次侧B相、C相，二次侧a相、b相、c相的向量图；通过矢量合成可以得到各种二次错误接线情况下的线电流、相电流和线电压、相电压的向量图，从而判断变电站互感器二次极性错误情况。
[0021]常规llOkV变电站电流互感器二次接线常见的接线方式有三相通流的两相星形接线、三相星形接线、三角形ydll接线以及三角形ydl接线等方式，其中:
两相星形接线方式下llOkV变电站电流互感器二次接线的极性矢量图判据如图5所示:一次侧施加的电流信号矢量图如图5中的1-1