无线相位测量装置、时间同步方法及无线相位测量方法制造方法及图纸

本公开公开了一种无线相位测量装置、时间同步方法及无线相位测量方法，主要解决智能变电站继电保护或差动保护中带电负荷测量合并单元相位相序的问题，采用本公开的时间同步方法的无线相位测量装置相位测量误差小，无线数据通讯范围内不受空间限制，时间同步速度快，大大提高测量精度、测量效率和测量安全性。

Wireless Phase Measurement Device, Time Synchronization Method and Wireless Phase Measurement Method

The present disclosure discloses a wireless phase measurement device, a time synchronization method and a wireless phase measurement method, which mainly solves the phase sequence problem of live load measurement merging unit in relay protection or differential protection of intelligent substation. The wireless phase measurement device adopting the time synchronization method of the present disclosure has small phase measurement error and is free from space limitation in the range of wireless data communication. The speed of inter-synchronization is fast, which greatly improves the measurement accuracy, efficiency and safety.

【技术实现步骤摘要】
无线相位测量装置、时间同步方法及无线相位测量方法
本公开涉及智能变电配电相关
，具体的说，是涉及无线相位测量装置、时间同步方法及无线相位测量方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着智能数字变电站大量应用，二次设备的安装地点及运行环境发生了巨大变化，不同电压等级的母线、开关的互感器二次信号在合并单元处直接转化为数字信号，通过光纤网络传送到中心控制室。合并单元简称MU，是指对一次互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔层设备使用的装置。在新装的继电保护装置带电负荷校验中，包括三相通流模拟带电负荷试验中，由于合并单元分布在不同位置，导致二次信号的电压、电流之间相位测试极为不便，为了对测试点之间互感器的电压(或电流)信号进行相位检查，采用相位表进行测量，必须采用拖线的方式测量。对于大型变电站拖线距离可达几百米，且从一个测试点到另一个测试点可能绕过多重障碍，复杂的测试环境导致走线错综复杂，测量效率低，且长距离拖线容易产生安全隐患。对于无线相位测量装置，要实现相位的精准测量，必须解决时间同步问题，现有时间同步方式可分为两种，一种为选择一方作为时间基准，另一方按照该基准校对，例如RTC时钟校对；另一种为选择第三方作为基准，所有测量装置均按照该基准同步，例如GPS秒脉冲同步。RTC时钟校对精度差，很难突破±1ppm的偏差(全温度范围内百万分之一的偏差)，长达1小时的测量中会造成3600×10-3×1/106＝3.6ms误差，转化为工频相位偏差为64.8°。GPS时间精度高，无累计误差，但GPS在现场使用中同样存在各种问题，包括：1仅能在室外使用或者室内连接短则几米，长则几十米的天线延长线至室外；2GPS接收信号与无线测量中的无线数据传输信号可能产生射频干扰；3虽然GPS在30s就能产生秒脉冲，但因闰秒接收到的正确时间可能会达到12.5min甚至更长。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种无线相位测量装置、时间同步方法及无线相位测量方法，主要解决智能变电站继电保护或差动保护中带电负荷测量合并单元相位相序的问题，采用本公开的时间同步方法的无线相位测量装置相位测量误差小，无线数据通讯范围内不受空间限制，时间同步速度快，大大提高测量精度、测量效率和测量安全性。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种或多个实施例提供了一种无线相位测量装置，包括通过无线连接的无线相位测量主机和无线相位测量分机；无线相位测量装置主机包括主机处理器、第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块；所述主机处理器分别与第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块连接；无线相位测量分机包括分机处理器、第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块；所述分机处理器分别与第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块连接。进一步的，无线相位测量分机还包括分机显示屏和按键，所述分机显示屏和按键分别与分机处理器连接。进一步的，第一信号采集处理模块包括依次连接的第一二次信号采集模块、第一信号放大模块和第一模数转换模块；第二信号采集处理模块包括依次连接的第二二次信号采集模块、第二信号放大模块和第二模数转换模块。一种时间同步方法，用于实现主机和分机的时间同步，所述主机和分机分别为相位测量装置，所述分机至少为一个，包括如下步骤：步骤1、将主机的晶振频率按照设定的倍数进行倍频处理作为主机的时钟信号；步骤2、根据主机的时钟信号通过主机定时器定时生成时间脉冲信号；步骤3、分机通过时间脉冲捕获方式获取主机生成的时间脉冲信号；步骤4、计算分机接收的时间脉冲信号的两个脉冲之间的时间间隔值的平均值，所述平均值作为分机脉冲间隔定时器溢出值；步骤5、分机通过时间脉冲捕获方式获取脉冲同步校验，当分机捕获到主机的脉冲时，清零分机同步定时器计数值并启动新的分机同步定时器溢出中断，当分机同步定时器溢出中断时输出分机的脉冲。进一步的，所述时间脉冲捕获方式具体为：将主机时间脉冲生成模块与分机的时间脉冲捕获模块连接，当分机获取主机的时间脉冲信号的脉冲的上升沿时，分机记录为接收了一个脉冲的输入。进一步的，计算分机接收的时间脉冲信号的两个脉冲之间的时间间隔值的平均值的方法具体为：采集主机的时间脉冲信号的至少两个脉冲的时间值；计算两个脉冲的时间值之差获得两两相邻的脉冲之间的时间间隔值；将计算的时间间隔值进行滤波处理，计算时间间隔值的平均值。一种于无线相位测量方法，包括如下步骤：在各合并单元处设置无线相位测量装置，其中一个合并单元处设置无线相位测量主机，除设置主机外的其他合并单元处设置无线相位测量分机；(1)以主机的时钟作为基准，将分机按照主机的时间进行同步，使得分机与主机的时间及采样时间间隔一致；(2)主机和分机分别在同一时间点同时采集变电站二次设备的二次信号；(3)主机和分机分别对各自采集的信号进行滤波处理获得采集信号的相位和幅值；(4)分机将处理后的相位和幅值信息通过无线发送至主机；(5)主机将分机发送的采集信号的相位和幅值信息与主机在同一时间点采集的采集信号的相位和幅值进行矢量运算获得分机信号滞后主机采样信号的相位差；(6)将矢量运算的相位结果传输至分机，比较矢量相位运算结果和理论相位值是否一致，如果一致，输出结果1：采集信号的相位正确，并执行步骤(7)；否则，输出结果2：采集信号的相位错误；(7)以设定的次数重复执行(2)-(6)，如果每次步骤(6)输出都是结果1，则相位正确；如果每次步骤(6)输出都是结果2，则相位错误；进一步的，以主机的时钟作为基准，将分机按照主机的时间进行同步的方法采用如权利要求2-4任一项所述的一种时间同步方法。进一步的，所述滤波处理具体为对采样信号快速傅氏变换。进一步的，所述矢量运算具体为：主机的相位值减去分机的相位值，差值为分机信号滞后主机采样信号的角度。与现有技术相比，本公开的有益效果为：(1)本公开的无线相位测量装置，通过设置无线传输模块，实现了变电站继电保护中二次信号相位及幅值的测量，避免了长距离拖线造成的安全隐患、避免了因室内限制导致的GPS天线外引操作，提高了测试效率并提高测试精度。(2)本公开的无线相位测量装置采用高稳定性温补晶振，稳定性高，温度漂移小作为时间基准，提供的时间时钟精确。(3)本公开的一种高精度时间同步方法及无线相位测量装置，主要解决智能变电站继电保护或差动保护中带电负荷测量合并单元相位相序的问题，其有益之处为开机30s完成时间同步、1小时累计相位误差不超过1°，1000m免拖线无线数据收发，通讯范围内不受空间限制，大大提高测量精度、测量效率和测量安全性。(4)本公开的无线相位测量方法可用于变电站继电保护中二次信号相位及幅值的测量，直观展现相位关系及各项电压或电流的不平衡度，同时避免了长距离拖线造成的安全隐患、避免了因室内限制导致的GPS天线外引操作，提高了测试效率并提高测试精度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线相位测量装置，其特征是：包括通过无线连接的无线相位测量主机和无线相位测量分机；无线相位测量装置主机包括主机处理器、第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块；所述主机处理器分别与第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块连接；无线相位测量分机包括分机处理器、第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块；所述分机处理器分别与第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种无线相位测量装置，其特征是：包括通过无线连接的无线相位测量主机和无线相位测量分机；无线相位测量装置主机包括主机处理器、第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块；所述主机处理器分别与第一信号采集处理模块、第一无线通信模块、第一时钟信号源模块和时间脉冲生成模块连接；无线相位测量分机包括分机处理器、第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块；所述分机处理器分别与第二信号采集处理模块、第二无线通信模块、第二时钟信号源模块和时间脉冲捕获模块连接。2.如权利要求1所述的一种无线相位测量装置，其特征是：无线相位测量分机还包括分机显示屏和按键，所述分机显示屏和按键分别与分机处理器连接。3.如权利要求1所述的一种无线相位测量装置，其特征是：第一信号采集处理模块包括依次连接的第一二次信号采集模块、第一信号放大模块和第一模数转换模块；第二信号采集处理模块包括依次连接的第二二次信号采集模块、第二信号放大模块和第二模数转换模块。4.一种时间同步方法，用于实现主机和分机的时间同步，所述主机和分机分别为相位测量装置，所述分机至少为一个，其特征是，包括如下步骤：步骤1、将主机的晶振频率按照设定的倍数进行倍频处理作为主机的时钟信号；步骤2、根据主机的时钟信号通过主机定时器定时生成时间脉冲信号；步骤3、分机通过时间脉冲捕获方式获取主机生成的时间脉冲信号；步骤4、计算分机接收的时间脉冲信号的两个脉冲之间的时间间隔值的平均值，所述平均值作为分机脉冲间隔定时器溢出值；步骤5、分机通过时间脉冲捕获方式获取脉冲同步校验，当分机捕获到主机的脉冲时，清零分机同步定时器计数值并启动新的分机同步定时器溢出中断，当分机同步定时器溢出中断时输出分机的脉冲。5.如权利要求4所述的一种时间同步方法，其特征是：所述时间脉冲捕获方式具体为：将主机时间脉冲生成模块与分机的时间脉冲捕获模块连接，当分机获取主机的时间脉冲信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔力心，拜润卿，王永年，智勇，郭文科，陈力，张坤贤，倪赛赛，周治伊，张大伟，牛浩明，刘魏，梅姚，赵毅，罗军，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国家电网有限公司，山东达顺电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62