[發明專利]一種繼電保護動作延時分級測試系統及方法

有效

• 申請號: 201610021067.2
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105548769B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 卜強生;袁宇波;宋亮亮;宋爽;楊毅;高磊;劉玙;嵇建飛
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 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

1.一種繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，

包括上位機、測試主機，以及依次連接的電子式互感器采集器、合并單元、數字化繼電保護裝置和智能終端；

上位機包括數據源生成模塊和延時測試模塊；延時測試模塊包括電子式互感器延時測試單元和繼電保護延時測試單元；

測試主機包括主控制器、數據生成模塊、數據采集模塊、D/A模塊、A/D模塊和采集接口模塊；

所述采集接口模塊包括輸出端分別連接數據采集模塊的FT3信號光纖串行接口、9-2信號光纖以太網接口、GOOSE信號光纖以太網接口和開關量采集接口；所述FT3信號光纖串行接口的輸入端連接電子式互感器采集器的輸出端，9-2信號光纖以太網接口的輸入端連接合并單元的輸出端，GOOSE信號光纖以太網接口的輸入端連接數字化繼電保護的輸出端，開關量采集接口的輸入端連接智能終端的輸出端；

上位機中的數據源生成模塊生成羅氏線圈暫態過程仿真數據，并輸出至測試主機的主控制器中，測試主機中的數據生成模塊從主控制器中接收仿真數據，進而生成暫態測試數據，并將生成的暫態測試數據經D/A模塊轉換后輸出至電子式互感器采集器中，同時作為標準源輸出至A/D模塊中；A/D模塊的輸出端連接數據采集模塊；

數據采集模塊通過采集接口模塊采集FT3信號、9-2信號、GOOSE信號以及開關量信號，然后提取上述信號中的數據，并通過主控制器輸出至上位機的延時測試模塊；

根據接收到的數據，延時測試模塊中的電子式互感器延時測試單元測試電子式互感器采集器的延時特性，繼電保護延時測試單元測試合并單元延時、數字化繼電保護裝置動作時間、智能終端動作時間，以及繼電保護整體動作延時。

2.根據權利要求1所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，測試主機中還包括晶體振蕩器，晶體振蕩器的時鐘信號輸出端分別連接主控制器、數據采集模塊和數據生成模塊。

3.根據權利要求2所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，所述晶體振蕩器采用OCXO50恒溫晶振。

4.根據權利要求1或2所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，所述測試主機的主控制器采用型號為MPC8247的嵌入式微處理器。

5.根據權利要求1或2所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，所述數據生成模塊及數據采集模塊分別采用FPGA芯片。

6.根據權利要求1或2所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，所述D/A模塊采用型號為AD5683R的數模轉換器芯片。

7.根據權利要求1或2所述的繼電保護動作延時分級測試系統，其特征是，所述A/D模塊采用型號為AD7690的模數轉換器芯片。

8.基于權利要求1至7所述的繼電保護動作延時分級測試系統的測試方法，其特征是，

a.上位機的數據源生成模塊采用暫態過程的連續時域微分技術實現羅氏線圈信號的無損微分輸出，包括以下步驟：

1)確定系統正常運行時電流：i_a(t)＝I_m|0|sin(ωt+α-φ_|0|)

其中：

2)當系統發生三相短路時暫態電流變化為：

其中：Ta＝L/R；

3)對該暫態電流進行羅氏線圈時域微分處理：

4)對微分連續信號進行離散化處理：

其中T_s為離散化的采樣間隔時間，T_s為50us；

b.上位機的延時測試模塊根據從主控制器接收到的信號，獲取暫態過程的起始時刻，采用暫態突變捕捉算法，包括以下步驟：

1)對采集到的標準源小模擬量電壓信號、采集器串行信號和以太網9-2信號，均進行突變量的實時判別，突變量的計算為：

Δi＝|[i(t)-i(t-T)]–[i(t-T)-i(t-2T)]|

i為電流瞬時值，t為當前時刻，T為一個工頻周波；

2)記錄標準源突變時刻t1，經過加Hanning窗的傅氏濾波，獲取信號t1時刻的基波相位

N為時間窗內的樣本總數，X_R X_I分別為的實部和虛部

同時計算系統當前頻率f；

3)同樣的算法檢測出被采集器串行信號和以太網9-2信號的突變時刻t2和t3，并提取此時的基波相位和

4)采集器FT3信號的時間補償量：最終采集器的暫態傳輸延時為：Td2＝t2-t1–Δt2；

5)以太網9-2信號的時間補償量：最終采集器與合并單元總的暫態傳輸延時為：Td3＝t3-t1–Δt3；

結合數據采集模塊接收的GOOSE信號以及開關量硬接點信號的接收時間t4和t5，可得到繼電保護系統的整組動作時間T＝t5-t1，數字化繼電保護保護裝置動作時間為t4-t3，智能終端動作時間為t5-t4。