[發明專利]智能變電站交流采樣值相位誤差的測量電路及方法

在審

• 申請號: 201410759500.3
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104569587A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 秦健;張正洋;王展;石慧;姬慧;陳艷;陸偉;張鵬
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司揚州供電公司;武漢中元華電科技股份有限公司
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 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

1.智能變電站交流采樣值相位誤差的測量電路，該測量電路分別連接繼電保護測試儀、合并單元以及時鐘源；其特征在于，所述測量電路包括：時鐘分析模塊，用于接收與待測合并單元接入的同一時鐘源發出的相對時信號，并從對時信號中提取時間信息，用于實現所述測量電路與時鐘源的同步，并生成秒脈沖；

倍頻模塊，對所述秒脈沖進行倍頻，得到高頻采樣脈沖；

信號調理模塊，用于接收待測合并單元連接的繼電保護測試儀所輸出的交流電壓或者電流，并將該交流電壓或者電流轉換成所述測量電路處理的信號；

模數轉換模塊，將所述信號調理模塊輸出的信號轉換成由所述倍頻模塊提供的數字量采樣脈沖；

光電接收器，用于接收待測合并單元以光信號傳輸的以太網幀，并將以光信號傳輸的以太網幀轉換成電信號；

以太網PHY，用于實現信號電平的轉換和串行/并行轉換，并輸出有效位脈沖；

以太網MAC，用于實現以太網幀的組裝；

CPU處理器，從所述以太網MAC中獲取合并單元的采樣值，從所述模數轉換模塊中獲取所述電路的采樣值，從所述有效位脈沖中獲取采樣值報文的發送時刻，并進行相位誤差計算；

所述時鐘分析模塊通過倍頻模塊連接模數轉換模塊，所述信號調理模塊輸出端連接模數轉換模塊的輸入端，所述模數轉換模塊、以太網PHY以及以太網MAC的輸出端均與CPU處理器相連接，所述光電接收器的輸出端通過以太網PHY連接以太網MAC。

2.根據權利要求1所述的智能變電站交流采樣值相位誤差的測量電路，其特征在于，所述信號調理模塊包括用于接收繼電保護測試儀輸出的交流電壓或者電流的高精度互感器和用于抗混疊濾波的低通濾波器；所述高精度互感器的輸出端與所述低通濾波器的輸入端相連接，所述低通濾波器的輸出端連接模數轉換模塊的輸入端。

3.根據權利要求2所述的智能變電站交流采樣值相位誤差的測量電路，其特征在于，所述高精度互感器的準確度等級為0.05級。

4.根據權利要求2所述的智能變電站交流采樣值相位誤差的測量電路，其特征在于，所述低通濾波器的截止頻率為50kHz。

5.一種利用權利要求2至4任意一項所述測量電路的相位誤差測量方法，其特征在于，其方法步驟如下：

(1)用繼電保護測試儀輸出頻率為50Hz的交流電壓或者電流給合并單元，合并單元輸出的采樣值序列記為SV1，并接入相位誤差測量電路；

(2)相位誤差測量電路采用高精度互感器和寬截止頻率的低通濾波器對所述交流電壓或者電流進行調理；

(3)合并單元與相位誤差測量電路均接入IRIG-B碼對時信號，相位誤差測量電路采用與合并單元內部采樣原理同步的采樣電路對所述電壓或者電流進行采樣，且采樣頻率為合并單元采樣頻率的10～20倍，該采樣值序列記為SV2，整秒時刻的采樣值報文的序號設置為0；

(4)對SV1和SV2，按照0序號對齊，以SV2為基準，計算SV1的相位θ₁；計算公式如下：

θ1=arctan(Σi=1NAisin2π·iNΣi=1NAicos2π·iN)-arctan(Σi=1NBisin2π·iNΣi=1NBicos2π·iN)]]>

其中，N為每周期采樣點數量，A_i是SV1的采樣值，

B_i是SV2的采樣值_；

(5)獲取SV1中序號為0的SV報文的發送時刻，以秒為單位，取其中的小數位，獲得該小數位相對于整秒時刻的偏差T，并減去SV1的額定延時T_e，得到Δt＝T-T_e，在50Hz的情況下，由發送時刻的偏差引起的相位誤差為

(6)計算總的相位誤差為θ＝θ₁-θ₂。