一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源及方法技术

本发明专利技术公开了一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源，所述的rogowski线圈互感器和铁芯线圈互感器安装在一次线圈上；rogowski线圈互感器的信号采样装置输出端经过数字积分器与互感系数自校仪连接；铁芯线圈互感器的信号采样装置输出端与互感系数自校仪连接,还公开了校验方法，程控功率源采用高精度D/A卡生成波形信号，并运用大功率电压运放、大功率电流运放进行功率放大,通过功放智能过热自保护系统，有效提高了程控功率源的可靠性和使用寿命。因此程控功率源具有标准化、智能化、高可靠性、高性能等特点，满足智能电网相关数字化设备性能校验的多种需求。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源及方法
本专利技术属于智能电网设备可靠性测试领域，是为智能电网相关数字化设备性能校验提供所需要的各种三相电压、电流功率信号或其他测试所需信号的高可靠性、高性能程控功率源。
技术介绍
2012年，国家智能电网建设已上升为国家战略，在智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划推动下，我国目前已经完成上千座数字化智能变电站的建设。与此同时，数字化设备开始大规模应用，而电能计量的方式也从传统的模拟信号计量转变为现代化的基于IEC61850数字通信协议的数字化电能计量。随着数字化智能变电站自动化技术的推广和工程建设，数字化设备在变电站的应用也越来越广泛，对数字化设备的功能和性能要求越来越高。目前，基于数字化设备的数字电能计量结构逐渐开始取代传统的电能计量模式，但人们对数字化设备的硬件构成、功能模块、数据传输及数据处理方式的研究还不够深入。其中的某些试验项目并没有充分考虑数字化设备的自身特点及实际运行情况，对数字化设备计量性能测试不够全面，导致数字化设备在运行中依然会遇到较多的计量相关问题。目前，亟需开展数字化设备计量性能评价体系关键技术研究，而程控功率源可以为智能电网相关数字化设备性能校验提供所需要的各种三相电压、电流功率信号或其他测试所需信号，其具有标准化、智能化、高可靠性、高性能等特点，满足数字化设备计量性能测试的多种需求。程控功率源保证了数字化设备计量性能测试提供必备的信号源推动相关关键技术研究能快速、准确的实施，对数字电能计量的实际应用和智能电网的发展具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供为智能电网相关数字化设备性能校验提供所需要的各种三相电压、电流功率信号或其他测试所需信号的程控功率源，尤其是提出了Rogowski线圈和铁芯线圈组合测量单元和模糊PID反馈控制算法提高输出信号稳定性和准确性以及自适应电源的高效功率放大器设计和基于多物理参数模型的过热自保护系统等设计以保证智能化的提高专利技术的可靠性和使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源，包括一次线圈、rogowski线圈互感器、铁芯线圈互感器、数字积分器和互感系数自校仪，所述的rogowski线圈互感器和铁芯线圈互感器安装在一次线圈上；rogowski线圈互感器的信号采样输出端经过数字积分器与互感系数自校仪连接；铁芯线圈互感器的信号采样输出端与互感系数自校仪连接。所述的数字积分器为积分衰减和输出直流隔离的数字积分器。其校验的方法,包括以下步骤：第一步、首先用Rogowski以线圈电流互感器作为标准电流传感器；精密无感电阻分压作为标准电压传感器采集程控功率源输出波形；第二步、将检测的电压、电流信号与标准电流、电压信号同时反馈到模糊PID控制系统，构成闭环反馈控制，使输出更为精确和稳定；第三步、闭环反馈控制输出的电流、电压信号经高精度D/A卡输出模拟信号；第四步、模拟信号经功率放大器放大产生A、B、C三相电压、电流功率信号。采用本专利技术的技术方案，高精度Rogowski线圈电流互感器作为标准电流传感器、精密无感电阻分压作为标准电压传感器采集程控功率源输出波形；检测的电压、电流信号与标准电流、电压信号同时反馈到模糊PID控制系统，构成闭环反馈控制，使输出更为精确和稳定；闭环反馈控制输出的电流、电压信号经高精度D/A卡输出模拟信号；模拟信号经功率放大器放大产生A、B、C三相电压、电流功率信号。与现有技术比较，本专利技术取得技术效果在于：本功率源采用高精度Rogowski线圈(Rogowski线圈和铁芯线圈组合测量单元)电流互感器作为标准电流传感器本功率源采用精密电阻分压作为标准电压传感器能达到0.1％测量精度，频带和响应均符合要求；高精度Rogowski线圈中设计了一种基于直流偏移分析和负反馈控制的新型数字积分算法及基于积分衰减和输出直流隔离的新型数字积分算法的新型数字积分算法的积分器以确保高准确；本功率源的功率信号发生器软件输出控制模块采用高精度D/A卡和模糊PID控制系统构成闭环反馈控制，使输出更为精确和稳定。本功率源带自适应电源功率放大器和基于多物理参数模型的过热保护系统智能化的提高使用寿命及性能。说明书附图图1所示为本专利技术原理框图；图2所示为本专利技术内基于Rogowski线圈和铁芯线圈的高精度电流互感器原理图；图3所示为本专利技术内Rogowski线圈示意图；图4所示为本专利技术模拟积分器；图5所示为本专利技术内基于直流偏移分析和负反馈控制的新型数字积分算法设计图；图6所示为本专利技术内基于积分衰减和输出直流隔离的新型数字积分算法设计图；图7所示为本专利技术内模糊PID控制器原理框图；图8所示为本专利技术内PID控制原理图；图9所示为本专利技术的带自适应电源功率放大器实现原理框图；图10所示为D/A卡小电压输出与电源控制信号输出曲线图；图11所示为D/A卡三相电压不平衡输出与电源控制信号输出曲线图；图12所示为本专利技术基于多物理参数模型的过热保护系统软件流程图；图13所示为功率放大器的发热模型图；图14所示为功率放大器的热量传输模型图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例：本专利技术以程控功率源输出相应的三相电流、电压功率信号为例进行具体实施方式的说明。具体实施步骤如下：如图1所示，本专利技术基于LabVIEW虚拟仪器开发可编程程控功率源软件，产生三相电压、电流波形信号或任意波形信号，采用高精度D/A卡输出模拟信号，经功率放大产生A、B、C三相电压、电流功率信号。设计高精度Rogowski线圈电流互感器作为标准电流传感器、精密无感电阻分压作为标准电压传感器采集功率波形发生器输出波形，并运用模糊PID控制系统调节输出，保证功率信号输出的准确性和稳定性。高精度Rogowski线圈电流互感器运用新型数字积分器对PCB设计Rogowski线圈输出进行积分，以还原被测电流信号波形，提高Rogowski线圈电流互感器准确度和稳定性。由于Rogowski线圈容易受一次导线位置影响，长期稳定性较差，设计低频下，运用铁芯线圈互感器对Rogowski线圈电流互感器的互感系数进行校正。通过自校正方法进一步提高Rogowski线圈电流互感器准确度，作为标准传感器用于测量电流输出。检测的电压、电流信号也反馈到功率信号发生器软件输出控制模块，构成闭环反馈控制，使输出更为精确和稳定。根据S1所述，由于Rogowski线圈容易受一次导线位置影响，长期稳定性较差，设计低频下，运用铁芯线圈互感器对Rogowski线圈电流互感器的互感系数进行校正。通过自校正方法进一步提高Rogowski线圈电流互感器准确度，作为标准传感器用于测量电流输出。其关键特征如图2所示，利用铁芯线圈的准确度高、不受导体位置影响的优点，在50Hz电流时，用铁芯线圈的输出作为标准，并分析Rogowski线圈的互感误差，如果误差过大，则及时对Rogowski线圈的互感系数进行校准。在Rogo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源，包括一次线圈、rogowski线圈互感器、铁芯线圈互感器、数字积分器和互感系数自校仪，其特征在于：所述的rogowski线圈互感器和铁芯线圈互感器安装在一次线圈上；rogowski线圈互感器的信号采样装置输出端经过数字积分器与互感系数自校仪连接；铁芯线圈互感器的信号采样装置输出端与互感系数自校仪连接。

【技术特征摘要】
1.一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源，包括一次线圈、rogowski线圈互感器、铁芯线圈互感器、数字积分器和互感系数自校仪，其特征在于：所述的rogowski线圈互感器和铁芯线圈互感器安装在一次线圈上；rogowski线圈互感器的信号采样装置输出端经过数字积分器与互感系数自校仪连接；铁芯线圈互感器的信号采样装置输出端与互感系数自校仪连接。2.根据权利要求1所述的一种智能电网数字化设备性能校验的程控功率源，其特征在于：所述的数字积分器为积分衰减和输出直流隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏伟，李红斌，张秋雁，陈建国，李鹏程，杨沁辉，胡琛，肖监，欧家祥，何湘黔，曾明，田青，杨卫清，张俊玮，丁超，丛中笑，宋强，王俊融，杨婧，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：贵州,52