一种基于 IEEE1588对时方式的电子式互感器校验装置

¾b ^领域

[0001] 本发明涉及电力设备的校准与检测， 更具体涉及基于 IEEE1588对时方式的电子式互 感器校验装置。

背景技术

[0002] 目前电子式互感器已在电力系统中广泛使用， 其工作性能必须通过校验确定， 电子 式互感器校验设备也有很多。 如专利号为 CN201020187805.9的 "电子式通用互感器校验 仪"提出了一种既可以校验模拟式电子式互感� �又可以校验数字式电子式互感器的校验设 备， 此校验仪只能对 GPS及 B码同步方式的电子式互感器进行校准试验， 对 IEEE1588同 步方式的电子式互感器就无法进行校准。

[0003] 专利号为 CN201010166052.8的 "电子式互感器校验系统"指出： 对基于数据采集卡 的电子式互感器校验系统， 由于采集卡存在温漂和稳定性问题， 且无法溯源， 用其校验电子 式互感器不能保证足够的精度。 该专利采用标准数表的方法虽然解决了精度的 问题， 但是由 于标准数表体积庞大， 对工作环境要求较高， 不适合现场使用。

[0004] 专利号为 CN200920246771.3的 "一种基于 IEC 61850标准的电流互感器校验仪"提 出了一种可以支持三种同步对时方式的电流互 感器校验仪， 但是此校验仪在工作时通过网络 控制器监听网络上是否有 IEEE1588标准所规定的网络时钟同步报文， 当接收到同步报文后 再进一步实现 IEEE1588同步对时， 说明是此校验仪在现场校验时， 需要变电站有主时钟， 校验仪只能作为从时钟状态。 这存在如下两个问题： 1 ) 由于变电站主时钟一般会放在控制 室， 而电子式互感器校验仪一般放在高压现场， 两者距离可以达到几百米。 从主时钟引一根 光纤到电子式互感器校验仪非常不方便。 2) 电子式互感器误差校验一般在整个变电站调试 过程中进行， 此时主时钟可能尚未调试好， 无法提供 IEEE1588对时信号。 因此， 该专利现 场使用具有局限性。

发明内容

[0005] 本发明解决的目的是： 提供一种基于 IEEE1588同步方式的电子式互感器校验装置， 该装置配备了 IEEE1588时钟和 IEEE1588以太网交换机， 可对采用 IEEE1588同步方式的电 子式电流和电子式电压互感器的准确度进行校 准试验， 该装置的 IEEE1588时钟在校准测量 时， 既可以作为主时钟， 也可以作为从时钟， 并可以支持 ETE和 PTP两种对时方式； 本装 置体积小， 满足现场校验需求。 [0006] 一种基于 IEEE1588对时方式的电子式互感器校验装置， 该装置由 IEEE1588以太网 交换机、 IEEE1588时钟、 标准电压电流转换器、 标准通道数据采集单元、 同步脉冲发送模 块、 被测通道数据采集单元、 数据处理单元和 GPS 组成。 IEEE1588以太网交换机输出端分 别与 IEEE1588时钟和被测通道数据采集单元输入端连� ��， IEEE1588时钟 的另一输入端与 GPS的输出端连接， IEEE1588时钟输出端与同步脉冲发送模块输入端� ��接， 同步脉冲发送 模块输出端和标准电流电压转换器输出端分别 与标准通道数据采集单元输入端连接， 标准通 道数据采集单元输出端和被测通道数据采集单 元输出端均与数据处理单元连接。

[0007] 标准通道数据采集单元采用高精度数据采集卡 PCI5922,该采集卡装有高稳定高准确 度的电压标准和温度传感器， 当外部温度变化超过 5摄氏度时， PCI5922可以进行自校准， 修正 A/D采集电路的直流偏置和非线性。 保证电子式互感器校验装置在户外宽范围的温 度 变化条件下保持高准确度。

[0008] 本发明的与现有技术相比的优点是：

( 1 ) 采用美国国家仪器有限公司生产的高精度数据 采集卡 PCI5922 , 内有电压基准， 具有 自校准功能， 能够消除由温度变化带来的误差； 并且采集卡系统体积小巧， 适合现场使用。

[0009] ( 2 ) 配备了 IEEE1588时钟， 既可以作为主时钟， 也可以作为从时钟； 时钟带秒脉 冲输出功能， 当同步成功时 （时钟误差不超过 lus) 秒脉冲才会输出。

[0010] ( 3 ) 配备了 IEEE1588交换机， 当被测合并单元 IEEE1588数据帧和 IEC61850数据 帧共用一个网口时， 可以对其进行拓展， 一路用做同步， 一路用做 IEC61850数据采样。

[0011] (4 ) 配备了 IEEE1588交换机， 可以支持 ETE和 PTP两种对时方式。 可以考察不同 的对时方式对电子式互感器误差的影响。

附图说明

[0012] 图 1为一种基于 IEEE1588对时方式的电子式互感器校验装置的结� ��示意图。

[0013] 其中： 1为 IEEE1588以太网交换机、 2 为 IEEE1588时钟， 3为标准电压电流转换 器， 4 为标准通道数据采集单元， 5为同步脉冲发送模块， 6为被测通道数据采集单元， Ί 为数据处理单元， 8为 GPS。

[0014] 图 2是本发明校验数字输出式电子式电流互感器� �的工作状态示意图。

[0015] 其中： 9为一种基于 IEEE1588对时方式的电子式互感器校验装置， 10为调压器， 11 为升流器， 12为数字输出式电子式电流互感器， 13为二次转换器， 14为合并单元， 15为标 准电流互感器。

具体实施方式 [0016] 以下结合附图对本发明作进一步的说明。

[0017] 一种基于 IEEE1588对时方式的电子式互感器校验装置， 如图 1所示， 该装置由 IEEE1588以太网交换机 1、 IEEE1588时钟 2、 标准电压电流转换器 3、 标准通道数据采集单 元 4、 同步脉冲发送模块 5、 被测通道数据采集单元 6、 数据处理单元 7和 GPS 8组成。 IEEE1588以太网交换机 1输出端分别与 IEEE1588时钟 2和被测通道数据采集单元 6输入端 连接， IEEE1588时钟 2 的另一输入端与 GPS 8的输出端连接， IEEE1588时钟 2输出端与 同步脉冲发送模块 5输入端连接， 同步脉冲发送模块 5输出端和标准电流电压转换器 3输出 端分别与标准通道数据采集单元 4输入端连接， 标准通道数据采集单元 4输出端和被测通道 数据采集单元 6输出端均与数据处理单元 Ί连接。

[0018] 用本发明校验数字输出式电子式电流互感器的 工作流程和原理：

用本发明校验数字输出式电子式电流互感器 时， 先将本发明及数字输出式电子式电流互感器 按图 2方式连接， 如图 2所示， 即被测一次电流信号由调压器 10和升流器 11提供， 数字输 出式电子式电流互感器 12和标准电流互感器 15通过一次回路串联。 数字输出式电子式电流 互感器 12的数字信号输出端与二次转换器 13的接收端连接， 二次转换器 13的输出端与合 并单元 14数据采集端口连接， 合并单元 14数据采集端口与电子式互感器校验系统 9中的 IEEE1588以太网交换机 1输入端连接， 标准电流互感器 15二次输出端与电子式互感器校验 系统 9中的标准电压电流互感器 3连接。

[0019] 将本发明与数字输出式电子式电流互感器按上 述方式连接后， 再设置对时工作方式 和工作模式。 设置方法有以下 4种：

a、 对时工作方式为： 合并单元 14作为主时钟， IEEE1588时钟 2作为从时钟； 工作模式： 合并单元 14为 ETE对时方式， IEEE1588时钟设置为 ETE模式； 实现合并单元 14到 IEEE1588时钟整个路径延时的测量。

[0020】 b、 对时工作方式为： 合并单元 14作为从时钟， IEEE1588时钟 2作为主时钟； 工作 模式： 合并单元 14为 ETE对时方式， IEEE1588时钟设置为 ETE模式； 实现合并单元 14 到 IEEE1588时钟整个路径延时的测量。

[0021】 c、 对时工作方式为： 合并单元 14作为主时钟， IEEE1588时钟 2作为从时钟； 工作 模式： 合并单元 14为 PTP对时方式， IEEE1588时钟设置为 PTP模式； 实现合并单元 14 到 IEEE1588以太网交换机 1之间的延时及 IEEE1588以太网交换机 1到 IEEE1588时钟之间 的延时测量。

[0022】 c、 对时工作方式为： 合并单元 14作为从时钟， IEEE1588时钟 2作为主时钟； 工作 模式： 合并单元 14为 PTP对时方式， IEEE1588时钟设置为 PTP模式； 实现合并单元 14 到 IEEE1588以太网交换机 1之间的延时及 IEEE1588以太网交换机 1到 IEEE1588时钟之间 的延时延时的测量。

[0023] 对时工作方式和工作模式设置好后， 按照以下工作流程校验数字输出式电子式电流 互感器 12:

由调压器 10和升流器 11给数字输出式电子式电流互感器 12和标准电流互感器 15提供 电流， 数字输出式电子式电流互感器 12将采集到的被测电流数字信号传递给二次转� ��器 13 , 二次转换器 13将调理后的信号发送给合并单元 14， 合并单元 14将信号转换成符合 IEC61850协议发送给电子式互感器校验系统 9， 并且合并单元 14与电子式互感器校验系统 之间通过互发 1588协议报文， 实现对时。 当合并单元 14作为主时钟时， 以合并单元 14的 时间作为标准时间； 当 IEEE1588时钟 2作为主时钟时， 以 IEEE1588时钟 2从 GPS 8接收 到的时间作为标准时间； 当主从时钟之间的误差小于 lus，时， 对时成功， 对时成功后 IEEE1588时钟 2输出秒脉冲； 同步脉冲发送模块 5接收到同步脉冲后触发标准通道数据采 集单元 4进行采样， 标准通道数据采集单元 4将标准转换器 3输出的信号进行采样， 并将数 据发送给数据处理误差计算显示单元 7; 同时被测通道数字输入数据采集单元 6将合并单元 发送的采样报文进行解析后发送至数据处理误 差计算显示单元 7; 数据处理误差计算显示单 元 7通过相位差修正 FFT算法计算得出被测电子式互感器的角差和比 差。 标准电流互感器 15将标准信号转换后发送给电子式互感器校验� ��统 9中的标准电压电流互感器。 电子式互 感器校验系统 9测量和计算被测电流与标准信号完成电子式� �流互感器校验， 得出被校电子 式互感器的误差。