[发明专利]智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测装置及方法

权利要求书

1.一种智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测装置，包括电子式互感器（3）、合并单元（5）、光纤（6），电子式互感器（3）的输出端通过光纤（6）与合并单元（5）的输入端连接，其特征在于：还包括三相可编程电源（1）、霍尔传感器（2）及控制工作站（4），三相可编程电源（1）、霍尔传感器（2）、电子式互感器（3）依次连接，三相可编程电源（1）的控制端与控制工作站（4）的控制信号输出端连接，霍尔传感器（2）的输出端与控制工作站（4）的一个输入端连接，合并单元（5）的输出端与控制工作站（4）的另一个输入端连接；所述三相可编程电源（1）在控制工作站（4）的指令控制下输出带有编码信息的电压和电流，所述霍尔传感器（2）记录相应波形的编码时序，控制工作站（4）检测记录合并单元（5）的相应输出信号，与霍尔传感器（2）记录的波形编码时序比较，得到智能变电站互感器数据采集系统的绝对延时，以及电流与电压数据之间的相位差。

2.根据权利要求1所述的智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测装置，其特征在于：所述控制工作站（4）包括指令波形生成模块（7）、模拟信号采集模块（8）、合并单元接收模块（9）、设定模块（10）、数据分析模块（11）以及显示模块（12）;

所述波形生成模块（7），与三相可编程电源（1）的控制端连接，用于发出编码指令信号使三相可编程电源（1）输出所述带有编码信息的电压和电流，所述编码指令信号通过所述控制工作站（4）的控制信号输出端传输给三相可编程电源（1）的控制端；

所述模拟信号采集模块（8），用于接收来自霍尔传感器（2）传来的模拟信号，并将上述模拟信号经A/D采样转换成数字信号；

所述合并单元接收模块（9），用于接收合并单元（5）传来的数字信号；

所述设定模块（10），用于实现对整个检测系统参数和功能的设定，其通过人机界面，设置包括数据帧待测通道的选择、测试装置延时ξt的设定、延时信息显示及电流电压相位差显示的参数设定，并将参数信息下传至三相可编程电源控制板及数据分析模块（11）以实现相应功能；

所述数据分析模块（11），用于与模拟信号采集模块（8）和合并单元接收模块（9）连接，用于接收来自模拟信号采集模块（8）传送的经A/D采样的数字信号和合并单元接收模块（9）传送的数字信号，将模拟信号采集模块（8）传送的经A/D采样的数字信号和合并单元接收模块（9）传送的数字信号进行线性或拉格朗日插值算法还原处理的波形数据进行比对，通过编码特征分析出两者波形数据的匹配关系，通过对比分析上述两者数据匹配点的时间差，得出绝对延时Δt；

所述数据分析模块（11），还用于对合并单元（5）输出的电压、电流经插值算法密化后的数据进行标幺值化，将电压每个数据点的值除以电压的幅值，电流每个数据点的值除以电流的幅值，电压数据由工作站时钟t0起始后的波形与电流数据工作站时钟t1起始后的波形相匹配，则t0与t1的时间差对应电压、电流的数据的相对延时量，可由工频50Hz周期换算成电压电流的相位差；

所述显示模块（12），与所述数据分析模块（11）连接，用于实时显示绝对延时Δt的数据表和曲线图。

3.根据权利要求1所述的智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测装置，其特征在于：三相可编程电源（1）包括一个三相隔离变压器（13）及与三相隔离变压器（13）的输出端连接的三个逆变功率单元（14），A、B、C三相电压经过三相隔离变压器（13）分别送入对应的逆变功率单元（14），所述逆变功率单元（14）包括依次连接的不控整流电路（15）、buck斩波电路（16）、SPWM逆变电路（17）及电压、电流滤波电路（18），控制工作站（4）按照所需产生的正弦波形式发出编码指令给三相可编程电源（1），所述编码指令用于控制SPWM逆变电路（17）的IGBT的通断，输出可编码的交流电源波形，再经过电压、电流滤波电路（18）生成符合控制工作站指令的所述带有编码信息的电压和电流。

4.一种智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测方法，其特征在于包括如下步骤：

a.三相可编程电源（1）按照控制工作站（4）控制指令的要求输出带有编码信息的调制电压和调制电流信号；

b.通过霍尔传感器（2）检测三相可编程电源（1）输出经过调制后的编码波形，将采集的电压信号作为电压标准信号u0，采集的电流信号作为电流标准信号i0，经过模拟信号采集模块内A/D采样器高速采样，存储至控制工作站（4），所有采集的含有编码信息的电压信号、电流信号按工作站时钟打时标，即储存在对应的内存中；

c.三相可编程电源1输出的模拟量电流、电压信号通过电子式互感器（3），经A/D转换，输出为数字信号，并经过光纤6将数据送至合并单元（5）；

d.合并单元（5）接收来自电子式互感器（3）采集输出的数字信号，将所述数字信号按照IEC60044-8标准规定的帧格式送至控制工作站（4）；

e.控制工作站（4）将合并单元（5）传来的数字电压、电流信号按统一时钟频率进行存储，同时记录从霍尔传感器（2）采集的经A/D采样的电压、电流标准信号；

f.控制工作站4对电子式互感器（3）采集后经合并单元（5）输出的数字电压、电流信号按统一时钟频率进行插值算法还原处理，将其插值为与霍尔传感器（2）采集的经A/D采样相同采样率的数据组，并与霍尔传感器（2）采集的经A/D采样的电压、电流标准信号数据按时钟顺序共同储存；

g.控制工作站（4）对上步经处理过的合并单元（5）输出的数据与霍尔传感器（2）采集的经A/D采样的数据进行对比匹配，得出霍尔传感器（2）采集的经A/D采样的数据和合并单元（5）的数据之间的电压、电流波形对应关系，通过工作站时钟同步两者数据起始时间，通过编码特征可完成两者数据的匹配对应关系对比分析上述两者数据匹配点的时间差可计算出两者波形的绝对延时，然后将两组波形数据送给控制工作站（4）的显示模块（12）进行显示；

h.通过指令波形生成模块（7）设定三相可编程电源（1）输出电压、电流同相位的工频测试信号，经上述b到f过程，对合并单元输出的电压、电流经插值算法密化后的数据进行标幺值化，将电压每个数据点的值除以电压的幅值，电流每个数据点的值除以电流的幅值，然后参照步骤g中的波形匹配方法，电压数据由工作站时钟t0起始后的波形与电流数据工作站时钟t1起始后的波形相匹配，则t0与t1的时间差对应电压、电流的数据的相对延时量，可由工频50Hz周期换算成电压电流的相位差。