[發明專利]一種電力系統二次設備直流量的測量系統

在審

• 申請號: 201410532725.5
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104297560A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 張敏;沈健;周斌;彭奇;檀永;相容;殷垚;夏成林;劉東升
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國家電網公司;江蘇省電力公司
• 主分類號: G01R19/252
• 分類號: G01R19/252
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;汪慶朋

技術領域

本發明涉及一種電力系統二次設備直流量的測量系統，屬于電力自動化技術領域。

背景技術

在變電站中，主變溫度、直流母線電壓、直流電流等信號是通過變送器轉換為0-5V或4-20mA的直流信號。此外一次設備的在線監測、視頻監控等輔助設備的監控也經常以直流信號的形式輸出。變電站自動化系統中的測控裝置、在線監測裝置等二次設備需要對這些直流信號進行測量，以實現對變電站一次設備相關物理量的監控。因此直流量的高精度測量成為了電力系統二次設備的一個基本功能。

變電站現場電磁環境比較惡劣，各種高壓一次設備的工作會產生多種形式的電磁干擾。會對二次設備的正常運行產生影響，甚至造成二次設備的損壞。因此電力系統二次設備的硬件、軟件設計要充分考慮系統的電磁兼容性能。以保證設備在變電站工程現場能夠穩定、可靠的運行。

目前在電力系統二次設備中直流量的測量多采用A/D轉換芯片進行采集。這種方法能夠達到較高的精度，但設備出廠前需要進行校正，且實現較為復雜，成本較高，容易受到溫度的影響。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種電力系統二次設備直流量的測量系統，直流電壓或電流測量可靈活切換，不需要更換硬件，一路壓/頻轉換模塊可采集多路直流量，降低了硬件成本，測量精度高，且測量前無需校正精度。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

本發明的一種電力系統二次設備直流量的測量系統，包括

直流信號調理濾波模塊，設有多個直流量輸入通道，每個所述直流量輸入通道分別設有濾波電路和電壓/電流切換調理電路；通過所述濾波電路濾除外部強電及高頻干擾，并通過所述電壓/電流切換調理電路將輸入的電壓或電流信號統一轉換為電壓信號；

強弱電隔離模塊，包括多個與所述直流量輸入通道相對應的光繼電器，通過所述光繼電器實現外部輸入直流模擬信號與內部弱電數字信號的隔離，同時通過光繼電器的通斷選通相應的直流量輸入通道，所述光繼電器的通斷由直流量采集控制處理模塊的通道切換控制信號控制；

壓/頻轉換模塊，包括壓/頻轉換芯片，通過所述壓/頻轉換芯片將輸入的經調理并隔離后的直流電壓信號轉換為頻率與輸入電壓成線性關系的矩形波信號；

參考電源模塊，提供基準電壓信號，通過光繼電器選通接入壓/頻轉換模塊輸入端；

電平轉換模塊，用于將矩形波的電平轉換為直流量采集控制處理模塊可采集的標準電平；

和直流量采集控制處理模塊，包括定時控制單元、計數單元、數據存儲單元和運算處理單元，采用分時的機制實現多個直流量輸入通道的采樣，輸出總線形式的通道切換控制信號至強弱電隔離模塊，通過定時控制單元按照設定的時間間隔依次輸出相應通道的選通信號，選通信號為低電平有效，通過計數單元采集壓/頻轉換模塊輸出的矩形波信號，計算出該信號的頻率，并根據頻率與電壓間的線性關系換算出輸入的直流電壓或電流量，每次測量數據寫入數據存儲單元緩存，并標識相應的通道編號，緩存數據經過濾波處理后輸出測得的直流量。

上述直流量采集控制處理模塊的采集控制處理方法如下：

(1)輸出通道切換控制信號依次選擇采集直流量輸入通道，直流量輸入通道選通后通過定時器延時5ms確保電壓穩定，再啟動對壓/頻轉換頻率信號的計數；

(2)對選通通道經壓/頻轉換后輸出的頻率信號進行計數，取50ms的計數值為樣本測量其頻率；

(3)每次測量均以參考電壓通道為起始，測量并記錄參考電壓轉換得到的信號頻率，其他測量通道的頻率測量數據均以該頻率為基準進行電壓值的校正和換算；

(4)每個通道緩存十次測量數據進行濾波處理，經過濾波處理即可得到每個通道的測量結果。

上述光繼電器具體采用的是AQW214光繼電器。

上述壓/頻轉換芯片采用的是AD654壓/頻變換器。

上述參考電源模塊包括DC-DC電源轉換隔離單元和電壓參考源單元，所述電壓參考源單元輸出標準+5V直流電壓信號，作為多路輸入直流信號的基準。

上述直流量采集控制處理模塊以美國ALTERA公司的EP2C8型FPGA為核心。

多個上述直流量輸入通道具體采用的是十六個直流量輸入通道。