[发明专利]一种继电保护动作延时分级测试系统及方法

权利要求书

1.一种继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，

包括上位机、测试主机，以及依次连接的电子式互感器采集器、合并单元、数字化继电保护装置和智能终端；

上位机包括数据源生成模块和延时测试模块；延时测试模块包括电子式互感器延时测试单元和继电保护延时测试单元；

测试主机包括主控制器、数据生成模块、数据采集模块、D/A模块、A/D模块和采集接口模块；

所述采集接口模块包括输出端分别连接数据采集模块的FT3信号光纤串行接口、9-2信号光纤以太网接口、GOOSE信号光纤以太网接口和开关量采集接口；所述FT3信号光纤串行接口的输入端连接电子式互感器采集器的输出端，9-2信号光纤以太网接口的输入端连接合并单元的输出端，GOOSE信号光纤以太网接口的输入端连接数字化继电保护的输出端，开关量采集接口的输入端连接智能终端的输出端；

上位机中的数据源生成模块生成罗氏线圈暂态过程仿真数据，并输出至测试主机的主控制器中，测试主机中的数据生成模块从主控制器中接收仿真数据，进而生成暂态测试数据，并将生成的暂态测试数据经D/A模块转换后输出至电子式互感器采集器中，同时作为标准源输出至A/D模块中；A/D模块的输出端连接数据采集模块；

数据采集模块通过采集接口模块采集FT3信号、9-2信号、GOOSE信号以及开关量信号，然后提取上述信号中的数据，并通过主控制器输出至上位机的延时测试模块；

根据接收到的数据，延时测试模块中的电子式互感器延时测试单元测试电子式互感器采集器的延时特性，继电保护延时测试单元测试合并单元延时、数字化继电保护装置动作时间、智能终端动作时间，以及继电保护整体动作延时。

2.根据权利要求1所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，测试主机中还包括晶体振荡器，晶体振荡器的时钟信号输出端分别连接主控制器、数据采集模块和数据生成模块。

3.根据权利要求2所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，所述晶体振荡器采用OCXO50恒温晶振。

4.根据权利要求1或2所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，所述测试主机的主控制器采用型号为MPC8247的嵌入式微处理器。

5.根据权利要求1或2所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，所述数据生成模块及数据采集模块分别采用FPGA芯片。

6.根据权利要求1或2所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，所述D/A模块采用型号为AD5683R的数模转换器芯片。

7.根据权利要求1或2所述的继电保护动作延时分级测试系统，其特征是，所述A/D模块采用型号为AD7690的模数转换器芯片。

8.基于权利要求1至7所述的继电保护动作延时分级测试系统的测试方法，其特征是，

a.上位机的数据源生成模块采用暂态过程的连续时域微分技术实现罗氏线圈信号的无损微分输出，包括以下步骤：

1)确定系统正常运行时电流：i_a(t)＝I_m|0|sin(ωt+α-φ_|0|)

其中：

2)当系统发生三相短路时暂态电流变化为：

其中：Ta＝L/R；

3)对该暂态电流进行罗氏线圈时域微分处理：

4)对微分连续信号进行离散化处理：

其中T_s为离散化的采样间隔时间，T_s为50us；

b.上位机的延时测试模块根据从主控制器接收到的信号，获取暂态过程的起始时刻，采用暂态突变捕捉算法，包括以下步骤：

1)对采集到的标准源小模拟量电压信号、采集器串行信号和以太网9-2信号，均进行突变量的实时判别，突变量的计算为：

Δi＝|[i(t)-i(t-T)]–[i(t-T)-i(t-2T)]|

i为电流瞬时值，t为当前时刻，T为一个工频周波；

2)记录标准源突变时刻t1，经过加Hanning窗的傅氏滤波，获取信号t1时刻的基波相位

N为时间窗内的样本总数，X_R X_I分别为的实部和虚部

同时计算系统当前频率f；

3)同样的算法检测出被采集器串行信号和以太网9-2信号的突变时刻t2和t3，并提取此时的基波相位和

4)采集器FT3信号的时间补偿量：最终采集器的暂态传输延时为：Td2＝t2-t1–Δt2；

5)以太网9-2信号的时间补偿量：最终采集器与合并单元总的暂态传输延时为：Td3＝t3-t1–Δt3；

结合数据采集模块接收的GOOSE信号以及开关量硬接点信号的接收时间t4和t5，可得到继电保护系统的整组动作时间T＝t5-t1，数字化继电保护保护装置动作时间为t4-t3，智能终端动作时间为t5-t4。