样中造成的采样时序和暂态信号处理的同步，所述采样FPGA芯片包括采样单元104和第一对时单元105，所述采样单元104和第一对时单元105均与所述无线发送模块502电连接。所述暂态信号处理系统6包括依次电连接的信号接收FPGA芯片601、第二对时单元602和暂态信号分析单元603，所述信号接收FPGA芯片601和第二对时单元602均与所述无线接收模块502电连接。第一对时单元105通过与第二对时单元602无线通信，根据信号处理的时序节拍调整采样单元104的采样节拍，并用所述时序对采样数据打上时标后通过无线发送模块501发送采样数据。采用无线1588对时同步精度科大10us，从而提高本发明在线暂态测试的精度。
[0026]在实际应用中，可以采用以下硬件设备搭建上述暂态信号处理系统:电子式电流互感器暂态无线测试主机和上位机，主机中的信号接收FPGA芯片接收来自无线接收模块传送的标准源暂态信号以及经由光纤发收器转发的被测电子式电流互感器的暂态数据。主机通过无线收发系统完成对采样单元的对时并实现采样数据的高速实时传输后，完成采样数据处理打包并负责与上位机通信。
[0027]测试主机采用高精度恒温晶振以保证整个测试系统的时序，上位机分别采集来自标准源的数字信号以及来自被测互感器的数字信号，并根据这两组信号的时间关系进行时域对齐，同时对这两组信号进行突变量的实时判别，当发现突变量大于设置定值并持续2ms即认为突变量发生。记录标准源突变时刻tl，并提取此时的基波相位Φ I，系统频率f;记录被测量的突变时刻t2，并提取此时的基波相位Φ 2。由于标准源信号的采集和被测数字信号的采集是基于各自的晶振控制非同步且采样速率也不一致，所以时间上必定是异步的，因而tl时刻和t2时刻必定包含了采样异步时间；同时，由于数字量的离散化，标准源突变时刻的瞬时值和被测量突变时刻的瞬时值必定是有差异的，这种瞬时值的差异也同时反映到了tl时刻和t2时刻的时间差上，主机在时域上对这些时间差进行补偿后再进行暂态测试处理，完成电子式电流互感器在系统故障过程中的暂态瞬时值精度测试、暂态延时测试、衰减常数测试等。可见，这样可以消除模数转换后的无线传输的时标标定环节上的时域误差带来的测试误差。采用突变量来确定起始时刻，利用算法修正标准源与试品时间差，消除了采样异步给瞬时值误差带来的影响。
[0028]另外，无线暂态采样前置单元的电源回路由取能线圈从线路取能将传变后能量由电源模块进行处理后提供稳定的电压信号为整个无线暂态采样前置单元提供电源，无外置电源设置，使得整个在线测试系统的结构更为简洁，而且应用范围更广。本发明提供的在线测试系统兼容性较强，支持的电子式互感器类型有:电学和光学、低压和高压、各类协议类型(IEC61850-9-1、IEC61850-9-2LE、国网IEC61850-9-2、IEC60044-8FT3、国网FT3)。
[0029]下面，将列举一个具体的应用实例来进一步说明本发明的内容。本测试系统前置单元中分流器按照In/0.05V设计，满足电子式电流互感器50倍的暂态电流测试要求，信号调理回路对分流器的信号进行整理以满足ADC的采集要求，ADC的采样速率为每周波400点，选用24位Σ-Λ架构高性能模数转换器ADS1271，以保证足够的带宽和精度获取真实的一次电流波形。FPGA采用Xilinx的Spartan3系列产品XC3S1500，利用无线通信与测试主机通信，无线通信频点为2.4GHz。取能线圈以及电源模块按照1%额定电流设计即当系统电流超过I %时系统即可以正常工作，无线暂态采样前置单元整系统唤醒时间小于Ims。
[0030]测试主机中，光纤收发器采用AgilentAFBR5803，无线收发模块与前置单元采用的型号一致，FPGA采用Xilinx的Spartan3系列产品XC3S1500来实现MU的以太网采样值和无线采样值接收，FPGA采用恒温晶振，对每个采样值进行精确时间标定，FPGA良好的时序控制能力能将接收环节的时间抖动控制在纳秒级别。
[0031]采用Freescale公司的MPC8247嵌入式微处理器，该处理器属于PowerQUICC II系列，包含一个基于PowerPC MPC603e的内核，和一个通信处理内核CPM。微处理器对标准源信号和被测量信号同时进行突变量判别，突变量的计算公式如下:
[0032]Ai= [i(t)-1(t-T)]-[i(t-T)-1(t_2T)]，t为当前时刻，T为一个工频周波时间，S卩20ms，突变量启动门槛Iset取电子式电流互感器额定值的20%，当ΛΙ 2 Iset，并持续2ms时，判定为突变量发生。上位机根据采样信号中的突变发生时刻进行暂态分析，将标准源信号与试品信号在同一时间轴进行计算分析，从而完成电子式电流互感器在系统故障过程中的暂态瞬时值精度测试、暂态延时测试、衰减常数测试等。
[0033]通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:只读存储器(R0M)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0034]需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0035]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种电子式电流互感器在线暂态测试系统，其特征在于，包括标准源暂态信号采集系统、被测电子式电流互感器、被测电子式电流互感器暂态信号采集系统和暂态信号处理系统;所述标准源暂态信号采集系统设置在靠近所述被测电子式电流互感器一次侧系统的位置;所述标准源暂态信号采集系统与所述暂态信号处理系统通过无线收发系统通信连接;所述被测电子式电流互感器、被测电子式电流互感器暂态信号采集系统和暂态信号处理系统依次电连接。2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器在线暂态测试系统，其特征在于，所述标准源暂态信号采集系统包括依次电连接的分流器、信号调理模块、模数转换模块和采样FPGA芯片;所述无线收发系统包括无线发送模块和无线接收模块;所述分流器的另一输出端与所述被测电子式电流互感器电连接;所述无线发送模块的输入端与所述采样FPGA芯片电连接、输出端与所述无线接收模块的输入端通信连接;所述无线接收模块的输出端与所述暂态信号处理系统电连接。3.根据权利要求1所述的电子式电流互感器在线暂态测试系统，其特征在于，所述被测电子式电流互感器暂态信号采集系统包括依次电连接的采集单元和合并单元，所述采集单元和所述被测电子式电流互感器电连接，所述合并单元通过光纤收发器与所述暂态信号处理系统电连接。4.根据权利要求2所述的电子式电流互感器在线暂态测试系统，其特征在于，所述采样FPGA芯片包括采样单元和第一对时单元，所述采样单元和第一对时单元均与所述无线发送模块电连接。5.根据权利要求1所述的电子式电流互感器在线暂态测试系统，其特征在于，所述暂态信号处理系统包括信号接收FPGA芯片、第二对时单元和暂态信号分析单元，所述信号接收FPGA芯片和第二对时单元均与所述无线接收模块电连接，所述暂态信号分析单元与所述信号接收FPGA芯片电连接。
【专利摘要】本发明公开电子式电流互感器在线暂态测试系统，包括标准源暂态信号采集系统、被测电子式电流互感器、被测互感器暂态信号采集系统和暂态信号处理系统；标准源暂态信号采集系统设置在靠近被测互感器一次侧系统的位置。通过准确测量一次侧系统的暂态大电流，并使其先通过标准源暂态信号采集系统后，再通过被测电子式电流互感器，最终经过两者的暂态信号均被暂态信号处理系统接收并，那么前者即可作为被测互感器在真实运行中发生故障时暂态特性优劣的判断标准，更能真实的反映被测互感器的暂态特性精度。通过在被测互感器的运行现场安装，利用无线收发系统技术将标准源数据发送至暂态信号处理通，完成电子式互感器的在线暂态测试。
【IPC分类】G01R35/02
【公开号】CN105572619
【申请号】CN201610120583
【发明人】翟少磊, 朱梦梦, 朱全聪, 何兆磊, 欧阳润曦, 林聪 , 沈鑫
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月3日