内置时域积分功能的数字接口及时域下一次电压采集方法技术

本发明专利技术公开了一种内置时域积分功能的数字接口及时域下一次电压采集方法，数字接口主要包括由信号适配器、信号采集板、时域积分模块及I/O口；其连接结构为：信号适配器与信号采集板适配；信号采集板采集的数据传输至时域积分模块；时域积分模块与I/O口连接输出电压信号。本发明专利技术主要解决目前利用CVT测量谐波电压多采用的频域下只能进行谐波电压测量，不具备电压偏差、电压三相不平衡、负序电压等连续型和电压暂降、电压暂升等事件型等电能质量指标的测量，结果分析空间小，且检测系统现场改造难度高的问题。难度高的问题。难度高的问题。

【技术实现步骤摘要】
内置时域积分功能的数字接口及时域下一次电压采集方法


[0001]本专利技术属于信号及时处理
，具体涉及一种内置时域积分功能的数字接口及时域下一次电压采集方法。

技术介绍

[0002]近年来特高压直流和柔性输电工程建设不断加快，电气化铁路、冶炼、新能源及城市轨道交通等干扰源不断增多，电网中的非线性负荷渗透率逐年攀升，公用电网中的谐波等电能质量问题日益突出，对电网中以工频为设计依据的各类敏感设备的正常运行造成了较大威胁，大大增加了设备和电网的运行成本。近年来电力系统中的谐波电压问题呈现出区别于传统技术认知的新特征和新要求，因此亟需提高对电网谐波的监测能力。
[0003]目前在高电压等级的现场大量应用的电容式电压互感器(CVT)在测量谐波信号时，由电容分压器等值电容和补偿电抗器电感组成的工频串联谐振回路工作点将发生偏离，变比的幅频和相频特性呈现严重的非线性，对谐波的传递存在严重的畸变，因此国标GB/T 14549
‑
1993《电能质量公用电网谐波》明确指出电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)不能用于谐波测量。而基于CVT的各种经典的谐波电压测量方法在准确度和经济性方面均存在一定的问题，不能实现对谐波电压的准确测量。目前CVT谐波电压测量计算方法多是在频域条件下实现，其最后得到的结果为各频域下的谐波电压值，频域下只能进行谐波电压测量，不能为电压偏差、电压三相不平衡、负序电压等连续型和电压暂降、电压暂升等事件型等电能质量指标的测量提供基础，且目前测量系统现场改造难度高的问题也待解决。
[0004]综上所述，目前频域下的CVT谐波测量结果分析空间小，且检测系统不适合现场实验，现场改造难度高，拥有改进的空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决目前利用CVT测量谐波电压只能在频域下进行谐波电压测量，测量得到的结果为各次谐波的电压幅值与相角，相较于时域下的连续电压波形，不利于后续电压偏差、频率偏差、电压波动与闪变、三相电压不平衡等连续型和电压暂降、电压暂升及短时中断等事件型等电能质量指标的测量，结果分析空间小，且检测系统现场改造难度高的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述一种内置时域积分功能的数字接口，包括信号适配器、信号采集板、时域积分模块及I/O口；信号适配器与信号采集板适配，信号采集板的输出端与时域积分模块的输入端连接；时域积分模块的输出端与I/O口连接，输出电压信号；所述信号适配器用于实现输入信号与A/D采样环节的适配；所述信号采样板用于对信号适配器输入电流信号的采样，得到采样脉冲，并对采样脉冲进行采样频率的调整，使其符合实际工程信号采样要求；时域积分模块接收来自信号采集板的采样信号，并对采样信号进行时域积分，得到电压信号，输出电压信号传输至I/O口。
[0007]进一步的，I/O口包括光纤数据传输接口，光纤数据传输接口与外接数字式电能质量分析装置相连，实现电压监测。
[0008]进一步的，I/O口包括时钟校准接口，时钟校准接口与时钟源连接，用于输出信号时钟与标准信号时钟的校准。
[0009]进一步的，I/O口包括B码对时口，B码对时口与时钟源或外接信号源连接，用于信号同步。
[0010]进一步的，采集单元安装于电容式电压互感器底座下方。
[0011]一种基于上述的数字接口的时域下一次电压采集方法，包括以下步骤：
[0012]S1、从挂网运行的CVT一次侧采集模拟电容电流信号到信号适配器；
[0013]S2、信号适配器实现输入模拟电容电流信号与A/D采样的适配，信号采集板将一次采样的模拟电容电流信号转换成到数字信号，得到数字式电容电流，并发送至时域积分模块；
[0014]S3、时域积分模块根据接收到的数字式电容电流，结合CVT电容的容值，计算CVT一次侧电压；
[0015]S4、将一次侧电压传输至I/O口，I/O口按照通信规约将电压波形输送至电能质量终端。
[0016]进一步的，步骤S4之前，对实时CVT一次侧电压进行二次采样，得到整周期时域CVT一次侧电压信号。
[0017]进一步的，采用拉格朗日插值的方法进行二次采样。
[0018]进一步的，CVT一次侧电压的计算公式为：
[0019][0020]其中，u
in
(t)为CVT一次侧电压，C1、C2分别为设置的CVT高压电容、低压电容容值，u
C1
、u
C2
分别为高压电容、低压电容两端电压，i
C1
、i
C2
分别为流过高压电容、低压电容的电容电流。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0022](1)将信号采集单元、模数转换模块、时域积分器以及电压信号处理分析模块统一结合，将电容电流积分计算实现CVT一次侧电压还原一体化，有效实现对电网电压的实时监控，获得时域下的连续一次电压波形，便于后续电压偏差、频率偏差、电压波动与闪变、三相电压不平衡等连续型和电压暂降、电压暂升及短时中断等事件型等电能质量指标的测量。
[0023](2)信号适配器直接采集电流互感器传输的电容电流，输出满足IEC61850
‑9‑
2规约的数字时域一次电压信号，传输至电能质量终端，整个测量环节可实现挂网运行。
[0024](3)本专利技术所述的方法，对比目前常用的谐波电压测量技术，得到的结果为连续的一次电压波形，即可实现时域条件下的连续测量；通过对该连续波形进行分析，可为更多的谐波指标评估提供基础，并且该专利技术与采集CVT的电容电流的一体式微电流互感器配合使用，可直接采集模拟电流信号并处理，降低工程实际上谐波电压检测的现场改造难度。
[0025](4)本专利技术直接采集CVT一次侧电容模拟电流信号作为输入信号，输入信号及输出的时域下一次侧连续电压信号均不受CVT内部电磁单元结构的影响，测量结果准确度较高。输出的时域下一次侧连续电压信号通过外接电能质量分析仪分析，可得到谐波电压值、相
角及畸变率等结果。
附图说明
[0026]图1是本专利技术内含时域积分功能的数字接口工作原理图；
[0027]图2是本专利技术内含时域积分功能的数字接口结构示意图；
[0028]图3是本专利技术内含时域积分功能的数字接口运行流程图。
[0029]附图中：1
‑
信号适配器；2
‑
信号采集板；3
‑
时域积分模块；4
‑
I/O口。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置时域积分功能的数字接口，其特征在于，包括信号适配器(1)、信号采集板(2)、时域积分模块(3)及I/O口(4)；信号适配器(1)与信号采集板(2)适配，信号采集板(2)的输出端与时域积分模块(3)的输入端连接；时域积分模块(3)的输出端与I/O口(4)连接，输出电压信号；所述信号适配器(1)用于实现输入信号与A/D采样环节的适配；所述信号采样板(2)用于对信号适配器(1)输入电流信号的采样，得到采样脉冲，并对采样脉冲进行采样频率的调整，使其符合实际工程信号采样要求；时域积分模块(3)接收来自信号采集板(2)的采样信号，并对采样信号进行时域积分，得到电压信号，输出电压信号传输至I/O口(4)。2.根据权利要求1所述的一种内置时域积分功能的数字接口，其特征在于，所述I/O口(4)包括光纤数据传输接口，光纤数据传输接口与外接数字式电能质量分析装置相连，实现电压监测。3.根据权利要求1所述的一种内置时域积分功能的数字接口，其特征在于，所述I/O口(4)包括时钟校准接口，时钟校准接口与时钟源连接，用于输出信号时钟与标准信号时钟的校准。4.根据权利要求1所述的一种内置时域积分功能的数字接口，其特征在于，所述I/O口(4)包括B码对时口，B码对时口与时钟源或外接信号源连接，用于信号同步。5.根据权利要求1所述的一种内置时域积分功能的数字接口，其特征在于，所述采集单元安装于电容式电压互感器底座下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小庆，刘军成，刘坤雄，段建东，李丰仪，锁军，赵铭，
申请(专利权)人：西安博宇电气有限公司西安理工大学，
类型：发明
国别省市：