[发明专利]基于广域同步测量的0.2S级三相电能表及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站电能计量及计量设备状态监测技术，具体是基于广域同步测量的0.2S级三相电能表及其测量方法。

背景技术

目前国内开展了计量装置状态监测和评价的相关研究与应用，这些研究与应用普遍是基于用电采集系统和计量装置在线监测设备实施的，在具体应用时采用RS485接口与电能量采集终端广播对时技术，对时精度只能达到1s，电气参量采集时间同步性差，不能利用电压、电流、相位等参数分析计量装置中PT、CT及相关线路、设备状态，仅利用电量平衡评估计量装置的状态具有一定的局限性。虽然加装设备可实现部分设备的监测，但这会增加维护工作和推广应用的难度。如何提升电气参量采集时间同步性，这成为目前人们普遍关注的问题，然而，现今没有相应设备，也未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于广域同步测量的0.2S级三相电能表，其应用时能提升电气参量采集时间同步性。本发明还公开了上述基于广域同步测量的0.2S级三相电能表的测量方法。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：基于广域同步测量的0.2S级三相电能表，包括中央处理器、模数转换器及与中央处理器连接的现场可编程门阵列、数字信号处理器、存储器、恒温晶振、时钟芯片，所述现场可编程门阵列与数字信号处理器连接，且现场可编程门阵列和数字信号处理器均与模数转换器连接；其中，

中央处理器，用于外接传统变电站的秒脉冲为基准的时钟同步系统或智能变电站的IEEE1588协议时钟系统，与时钟系统对时并守时；还用于发出自动同步采样命令到现场可编程门阵列和数字信号处理器，以及将采样的数据处理供存储器存储和电能量采集终端调用；其中，秒脉冲为基准的时钟同步系统，为满足DL/T 1100.1-2009标准的电力系统时钟同步系统，输出的秒脉冲时间基准信号的误差在50ns以内，串口对时报文输出标准时间，利用秒脉冲时间基准信号校准中央处理器的秒脉冲时间，并利用串口对时报文校准三相电能表时间；IEEE1588协议时钟系统，为基于以太网运行的网络同步时钟协议系统，实现纳秒级的同步精度，利用IEEE 1588协议校准中央处理器的秒脉冲时间和三相电能表时间；

模数转换器，用于外接电压电流取样电路，并将电压电流取样信号进行模/数转换；

现场可编程门阵列，用于根据被测信号频率，自动产生每周波256点的采样频率控制模数转换器采样脉冲；还用于接收中央处理器产生的全网同步测量触发信号，并在接收到触发信号时产生模数转换器的启动转换脉冲信号，同时发送脉冲信号给数字信号处理器，同步采集模数转换器的瞬时数据并存储；

数字信号处理器，用于处理经模数转换器转换的数据并存储，其中，处理的数据包括电能计量数据、电气参数及同步电压电流瞬时数据；

存储器，用于存储经中央处理器处理的数据；

恒温晶振，用于配合中央处理器守时；

时钟芯片，用于为中央处理器提供工作时钟。

本发明采用变电站的时钟系统对时，利用恒温晶振和中央处理器守时，在规定的时间点通过中央处理器产生的标准秒脉冲和时钟芯片的时钟准确产生启动同步瞬时数据采样脉冲到可编程门阵列；可编程门阵列根据被测信号频率，自动产生每周波256点的采样频率控制模数转换器采样，数字信号处理器处理经模数转换器转换的数据，包括电能计量、电气参数、同步电压、电流瞬时数据的测试计算并存储，实现了全网同步采集每路多个连续电压电流瞬时数据和电能测量。本发明外接的电能量采集终端采用现有技术中已经存在的电能量采集终端实现，其调用的数据与主站进行信息交互。

进一步的，所述中央处理器还连接有温湿度测量装置，所述温湿度测量装置用于对变电站的环境温湿度进行监测。如此，本发明应用时便于实现对变电站的环境温度监测并存储，用于分析环境温度对计量装置的性能的影响。