[发明专利]智能变电站交流采样值相位误差的测量电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能变电站交流采样值相位误差的测量电路及方法，属于电力系统继电保护检测领域。

背景技术

智能变电站中应用电子式互感器或常规互感器就地数字化方式进行采样，能有效避免外界环境干扰、电流二次开路、电压二次短路、传输损耗、电缆多点接地影响等问题，而且可以实现信号采集的共享化，具有一定的优越性。

数字采样环节输入与输出之间存在一定的相位偏移，这一偏移由传递函数带来的相位误差和数字采样带来的固定群延时引起的相位偏移两部分组成。前者主要由电子式互感器一次传感元件或合并单元小电流互感器(TA)、小电压互感器(TV)的相位传变特性，以及电阻、电容、运放组成的低通滤波电路特性决定；后者由数据处理、插值等待、传输等延时决定。

在点对点模式下，装置接收到多个合并单元的SV后，根据各自的延时以及装置自身的时钟信号反推采样数据的真实发生时刻。因此，智能变电站交流采样值的总体相位误差会受到信号调理电路的相位误差和额定延时误差的双重影响。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明的目的是在于提供一种智能变电站交流采样值相位误差的测量电路及其方法，用于对由合并单元的接入引起的相位误差进行测量，避免了对调理电路和额定延时的直接测量。

本发明所述电路采用以下技术方案实现的：

智能变电站交流采样值相位误差的测量电路，该测量电路分别连接继电保护测试、合并单元以及时钟源，其主要由时钟分析模块、倍频模块、信号调理模块、模数转换模块、以太网光纤接收器、以太网MAC(Medium/MediaAccess Control,介质访问控制)、以太网PHY(称物理层，Physical Layer)、CPU处理器组成；

时钟分析模块，用于接收与待测合并单元接入的同一时钟源发出的相对时信号，并从对时信号中提取时间信息，用于实现所述测量电路与时钟源的同步，并生成秒脉冲；

倍频模块，对所述秒脉冲进行倍频，得到高频采样脉冲；

信号调理模块，用于接收待测合并单元连接的继电保护测试仪所输出的交流电压或者电流，并将该交流电压或者电流转换成所述测量电路处理的信号；

模数转换模块，将所述信号调理模块输出的信号转换成由所述倍频模块提供的数字量采样脉冲；

光电接收器，用于接收待测合并单元以光信号传输的以太网帧，并将以光信号传输的以太网帧转换成电信号；

以太网PHY，用于实现信号电平的转换和串行/并行转换，并输出有效位脉冲；

以太网MAC，用于实现以太网帧的组装；

CPU处理器，从所述以太网MAC中获取合并单元的采样值，从所述模数转换模块中获取所述电路的采样值，从所述有效位脉冲中获取采样值报文的发送时刻，并进行相位误差计算；

所述时钟分析模块通过倍频模块连接模数转换模块，所述信号调理模块输出端连接模数转换模块的输入端，所述模数转换模块、以太网PHY以及以太网MAC的输出端均与CPU处理器相连接，所述光电接收器的输出端通过以太网PHY连接以太网MAC。

所述信号调理模块包括用于接收继电保护测试仪输出的交流电压或者电流的高精度互感器和用于抗混叠滤波的低通滤波器；所述高精度互感器的输出端与所述低通滤波器的输入端相连接；外部交流电压或电流经过高精度互感器转换为±5V以内的电压，再经过低通滤波进行抗混叠滤波，实现信号调理。

优选的，所述高精度互感器的准确度等级为0.05级；所述低通滤波器的截止频率为50kHz。

一种利用所述测量电路的相位误差测量方法，其方法步骤如下：

(1)用继电保护测试仪输出频率为50Hz的交流电压或者电流给合并单元，合并单元输出的采样值序列记为SV1；

(2)采用高精度互感器和宽截止频率的低通滤波器对所述电压或者电流进行调理，调理电路的相位移较合并单元来说非常小，可忽略不计。

(3)采用与合并单元内部采样原理同步的采样电路对所述电压或者电流进行采样，但是采样频率为合并单元采样频率的10～20倍，该采样值序列记为SV2，整秒时刻的采样值报文的序号设置为0；