直流电子式电流互感器校验仪设计与实现
直流电子式电流互感器作为测量直流输电系统电流的重要设备, 为系统的控制和保护提供准确可靠的电量测量信息, 对系统中使用的直流电流互感器进行安装前的现场校准试验和周期校准是保证直流输电系统安全运行不可缺少的工作。
对于传统的电流互感器的校验方法的研究已经很深入,方法也比较成熟[1-4]。在实际运行中,部分换流站的直流互感器多次出现故障,有些故障直接导致了直流系统的单极闭锁。然而目前换流站用直流互感器一般只进行过出厂检测试验,由于缺乏相应的试验手段和试验设备,且无相关直流互感器检测标准和技术监督规程可依,迫切需要研制电子式互感器校验仪,编制电子式互感器校准规范,建立数字输出的电子式互感器校准系统[5-6]。
本文使用江苏凌创电气NT705-D直流电子式互感器校验仪,设计出一套直流电子式电流互感器校验装置,通过设定不同比率和配置0.435 ms的额定延时,获得两种不同情况下的实验数据,验证此系统对直流电子式电流互感器的现场校验的可行性和准确性[7]。
1 直流电子式互感器校验系统实现
直流稳态准确度校验的结构示意框图如图1所示。图中“一次电量”可以为电流,可以为电压。试品侧为“直流电子式互感器”的通用结构示意图。“NT705-D校验仪”为便携式的NT705-D直流电子式互感器校验仪。“上位机”为运行“NT705-D直流电子式互感器校验系统”软件的配套笔记本电脑。
图1 直流稳态准确度校验系统图
为了完成精度校验,校验系统需要同时接收标准源侧和试品侧的共两路信号的输入。标准源侧的信号是精度校验试验的基准,它取自高精度标准直流比例器输出的模拟量,信号接至“直流前置单元”的一个输入[8-9]。
2016年,泰心医院与多伦多病童医院签署合作协议,双方在儿童医疗、护理、管理、社会心理教育等方面展开一系列交流与支持。2017年2月,泰心医院成立旨在为患儿及家属提供社会、心理和教育支持的社会心理教育组(SPE)。
试品侧的信号可以为:模拟量输出式、IEC61850-9-1数字量输出式、IEC61850-9-2数字量输出式、IEC60044-8FT3数字量输出式等。模拟量输出的试品,信号接至“直流前置单元”的另一个输入。各类数字量输出式试品,信号经过“数字量输入接口”,接至上位机的以太网口。
标准源侧和试品侧的信号在同步信号的控制下进行采集,以避免采样不同步造成的相位误差。校验系统的同步信号采用符合标准的光秒脉冲和IRIG-B输出。“NT705-D校验仪”通过电以太网口和上位机通信。上位机的“NT705-D直流电子式互感器校验系统”分析软件采用高精度算法,进行数据汇总及分析处理,得到被试品的各项比差、频差、复合误差等指标,同时完成时间特性测试、信号分析、波形绘制、数据统计、报告生成等功能。
2 校验系统硬件平台
校验系统是为直流电子式电流互感器及直流电子式电压互感器的特性研究而研发的一套系统,校验测试方案如图2所示。通过接收由标准电流互感器二次输出电流作标准,由电子式电流互感器感应到的电流量经MU发送过来的数字量作试品,两者之间的对比得出电子式互感器特性。
同步板采用CPLD-XC95288XL单处理器,主要完成IEEE1588、IRIG-B码报文接收及处理,并能够精确控制1PPS秒脉冲信号和IRIG-B码对时光脉冲信号输出。PC机(上位机)利用其界面友好、数据处理能力强的特点,采用基于LabVIEW应用软件开发[13],通过电以太网完成数字源信号SV报文接收,通过USB完成模拟源信号接收,对接收到的数据进行解析并进行运算,实现相位同步核对、延迟时间和离散度等各类IED时间特性测试需求。
图2 直流电子式互感器校验仪结构示意图
NT705-D直流电子式互感器校验系统由嵌入式系统(下位机)和PC机(上位机)两部分组成。嵌入式系统(下位机)高精度A/D转换模块、数字量采集模块、同步模块构成。
所谓经济中心,其在中国古代与现代有一定区别,由于古代社会经济发展所受影响因素较多,所以所形成的经济中心一般较小。以春秋战国时期为例,农业发展取得一定成就时,诸侯国均将农业相对发展的国都作为经济中心,且将所有精力与资源均置于该区域。秦统一六国后,原有的诸侯国国都则都成为区域性经济中心,而许多政治中心如洛阳、长安也逐渐成为经济中心。在此背景下,为推动中央王朝发展,要求有经济能力作为依托保障,此时便出现都城范围不断扩大局面,这也是经济中心形成的主要过程。若具体对经济中心概念界定,学术界中一般认为需结合多方面元素,如经济区划、政局、劳动力、气候、水文、地理等多方面[1]。
2.1 主处理器
测试CT准确度一次电量为电流,经过高精度标准直流比例器转换成小的电压模拟量接至直流前置单元,再由光纤转接至NT705-D直流电子式互感器校验仪前置单元输入口作为标准源侧;试品侧为合并单元输出的FT3数字量信号,接至NT705-D直流电子式互感器校验仪FT3口。
2.2 高精度A/D转换模块
(4)3台Φ38 m浓缩机正常使用,1台Φ24 m浓缩机主要处理矿井水、济三电厂污水。由于3台浓缩机分为两段使用,沉淀面积明显不足。
我一只手扶着门框,这样可以防止老陈贸然进门,老陈朝房间里看了一眼,说不是你的,那是谁的?我说,可能是楼上的吧。老陈说,我还以为是你的呢,你能确定是楼上的?我点了点头,说不好说,也可能是三楼或二楼的。老陈说,小马,这几天你一直待着没出门,是不是病了?你要是身体不舒服,最好快点去医院看看,拖着不看不好,那样的话小病会变成大病的。你看你的脸色……老陈没有走的意思,他掏出烟来,点上一根,才问我抽不抽烟。我吸了一下鼻子,他抽的烟实在劣质,呛人,就说嗓子不舒服,不想吸。
2.3 数字量采集模块
数字量采集模块采用PowerPC、FPGA双CPU组合架构[12],操作系统采用vxWorks。充分利用FPGA实时性强、I/O口配置丰富的特点,通过控制PHY芯片完成接收合并单元试品IEC61850-9协议的采样值数据SV、自适应接收符合IEC60044-8的标准FT3或者符合国家电网标准的FT3采样值数据,FPGA在接收数字源信号时,根据来自同步板的同步脉冲,精确记录报文头到达时刻,POWERPC通过双口RAM技术取得FPGA接收到的数据,通过以太网物理接口,借助基于可靠连接的TCP/IP协议,将带有精确时标的采样报文提交给PC机。
2.4 时钟同步模块
为了响应政府号召、补充现有研究、拓展上海环城绿带的复合功能,本文对上海环城绿带百米林带植物群落进行了全面的调查研究。从群落外貌特征、景观结构、空间特征以及游憩利用现状4个方面对百米林带中101个典型植物群落样方进行调查,明确上海环城绿带百米林带植物群落结构特征以及布局模式,针对现状存在的问题,分析其可能产生的原因,并提出优化建议; 同时通过现场观察及问卷调查,对上海环城绿带百米林带植物群落的游憩现状进行分析和总结,思考在维持林带生态景观功能的前提下,提升游憩功能的适宜性。以期对上海环城绿带百米林带后续建设及优化改造提供指导性建议,使其能更好地满足城市生态建设及游憩服务的需求。
2.5 光纤收发模块
光纤收发器选用Agilent公司的AFBR5803,该收发器完全符合FDDI PMD标准的光学性能要求,符合FDDI LCF-PMD标准,符合ATM 100 Mbit/s 物理层的光学性能要求,符合IEEE802.3u 100Base-FX 版的光学性能要求。
复合误差
3.6 误差分析
比差(%)= (试品直流值-标准源直流值)/标准源直流值
在稳态下,复合误差为下列两者之差的方均根值:一次电流瞬时值,和实际二次输出瞬时值乘以额定变比。以模拟量输出为:
装置光纤以太网接收采用自适应方式进行报文接收,对应基于IEC61850的电子式互感器及MU报文接收,光纤式电能表现场检测装置可以自动接收不同模式的报文,并根据设定的数据间隔提取电流电压数据:在IEC61850-9-1模式下,自动采集额定电流、额定电压,并根据固定的各相电流电压数据提取出来进行电能计量和校验;在IEC61850-9-2模式下,光纤式电能表现场检数字量采集模块采用PowerPC、FPGA双CPU组合架构,操作系统采用vxWorks。充分利用FPGA实时性强、I/O口配置丰富的特点[14-15],通过控制PHY芯片完成接收合并单元试品IEC61850-9协议的采样值数据SV、自适应接收符合IEC60044-8的标准FT3或者符合国家电网标准的FT3采样值数据,FPGA在接收数字源信号时,根据来自同步板的同步脉冲,精确记录报文头到达时刻,PowerPC通过双口RAM技术取得FPGA接收到的数据,通过以太网物理接口,借助基于可靠连接的TCP/IP协议,将带有精确时标的采样报文提交给PC机[16-17]。
时间瞬时值;t_dr为额定延时时间;详见GB/T 20840.8-2007的3.3.4。
其中,Ip为一次电流基波的方均根值;T为一个周波周期;Kra为额定变比;us为二次电压;ip为一次电流;t为
高精度A/D转换模块能进行24位高精度ADC进行模数转换,板卡支持采样速率不低于50 kHz、频率测量范围可达10 kHz、输入阻抗1 MΩ、多通道同步误差≤0.5 μs[11]。采集板按照来自同步板的同步信号节奏等间隔采集以模拟量形式接入的电流信号,并将带有时标的采样数据实时提交给数字量采集模块。
3 直流电子式互感器校验系统应用
主处理器选用Freescale公司的MPC8247嵌入式微处理器,该处理器属于PowerQUICC II系列[10],包含一个基于PowerPC MPC603e的内核,和一个通信处理内核CPM。双核设计具有强大的处理能力和较高的集成度,降低了系统的组成开销,简化了电路板的设计,降低了功耗。
图4 直流电子式互感器测试系统实物
表1 不同比率下的比差
比率/%标准源直流/A试品直流/A比差最大值/%比差最小值/%比差平均值/%10199 7812200 11210 18210 16570 174620399 8028400 22900 10850 09930 1038501000 04581000 25320 02410 01930 0216801600 45401600 3895-0 0040-0 0024-0 00321002000 52522000 2199-0 0159-0 0138-0 0147
根据上述实验结果可得,被测直流电子式电流互感器测量通道的精度在0.2%以内,满足精度要求。
一次电量为电流,经过标准互感器将一次侧大电流转换成5A/1A的模拟量电流信号接至NT705-D直流电子式互感器校验仪的5A/1A输入口作为标准源侧;试品侧为合并单元输出的数字量信号,接至NT705-D直流电子式互感器校验仪对应的SMV接收口或FT3口。
以 Buske 等[6]、Onteru 等[7]研究的 15 个基因以及肖红卫等[5]研究的40个基因为研究对象,在线进行分析。
花期授粉:猕猴桃的花期一般为7~10天,“贵长”“红阳”等品种必须借助人工授粉或蜜蜂授粉可以弥补自然授粉不足。
运行“NT705-D电子式互感器交流稳态校验系统2.5.2”上位机软件,试品通道号配置为1,试品配置为测量电流,根据互感器厂家提供参数,配置额定延时时间0.435 ms,记录相关试验数据,如表2所示。
表2 配置额定延时时间0.435 ms时的比差相差
比率/%频率/Hz比差最大值/%比差最小值/%比差平均值/%相差最大值相差最小值相差平均值549 966-0 1745-0 0635-0 11850°32′50″0°21′55″0°27′39″1050 0280 0131-0 0977-0 04220°41′11″0°21′31″0°30′3″2049 9990 0430-0 0578-0 00650°36′38″0°22′52″0°28′11″5049 9720 0541-0 03860 00730°31′3″0°28′2″0°29′39″
表3 配置额定延时时间0.435 ms时的延时值
比率/%绝对延时最大值/ms绝对延时最小值/ms绝对延时平均值/ms正延时抖动最大值/μs负延时抖动最大值/μs5-0 0203-0 0304-0 02560 02-0 0210-0 0199-0 0381-0 02780 02-0 0220-0 0212-0 0339-0 02510 02-0 0250-0 0260-0 0288-0 02750 02-0 02
根据上述实验结果可得,被测直流电子式电流互感器测量通道的精度在0.2%以内,额定延时在0.5 ms以内,满足精度要求。
4 结束语
本校验装置是以嵌入式系统为硬件平台的,针对待测直流电子式互感器以及标准互感器的特性设计了系统硬件,最后通过实验表明,本装置满足校验0.2级直流电子式互感器的目的,且成本低、体积小,适用于数字化变电中对直流电子式互感器的现场验收和校验。
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