智能變電站二次核相裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體的是指一種智能變電站二次核相裝置?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]目前，大規(guī)模的智能變電站建設(shè)已經(jīng)成為趨勢和潮流，在實現(xiàn)二次系統(tǒng)智能化的同時也給繼電保護人員帶來了新的困難和挑戰(zhàn)。對于傳統(tǒng)變電站，各段母線電壓均集中在電壓并列裝置，電壓二次核相工作在電壓并列裝置上進行，操作極為簡便；對于智能變電站，各段母線電壓通過各自的電壓合并單元經(jīng)光纖引入二次室，二次室內(nèi)相關(guān)設(shè)備僅能看到電壓數(shù)字量顯示，無法直觀測量電壓幅值差和相角差；而各段母線的電壓合并單元距離較遠，用傳統(tǒng)的萬用表等儀表很難進行二次核相操作。
【【實用新型內(nèi)容】】
[0003]有鑒于此，本實用新型的目的是為了克服上述存在的問題和缺點，而提供一種智能變電站二次核相裝置，該裝置具有可操作性強、精度高、待機時間長、體積小、重量輕、使用安全性高的特點，可用于智能變電站二次核相操作，也可用于高精度電壓、相位測量。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的智能變電站二次核相裝置，其特征在于:包括兩臺無線測量終端和六只電流測試鉗；所述兩臺無線測量終端間通過DTMS算法，以同時實現(xiàn)遠距離無線通訊和高精度無線同步采樣；
[0005]所述兩臺手持終端分別接入處在不同位置的待核相的兩路母線，所述待核相的兩路母線間最大距離為500米；所述每一臺無線測量終端內(nèi)置大容量鋰電池，且使用7寸觸摸屏；
[0006]所述每一臺無線測量終端中，包含U盤文件處理芯片、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、無線通訊芯片、運算放大器和處理器內(nèi)核；
[0007]所述處理器內(nèi)核分別與U盤文件處理芯片、7寸觸摸屏、運算放大器、無線通訊芯片關(guān)聯(lián)；所述U盤文件處理芯片與SD卡關(guān)聯(lián)，讀寫SD卡相關(guān)信息；所述處理器內(nèi)核還與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片聯(lián)接。
[0008]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型具有可操作性強、精度高、待機時間長、體積小、重量輕、使用安全性高的特點。本實用新型采用DTMS算法實現(xiàn)無線同步采樣，高精度隔離采樣，再后續(xù)快速傅里葉算法，實現(xiàn)了電壓0.2級，電流0.1度，無線同步測量相位誤差0.5°的超高精度。采用無線收發(fā)射模塊進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了智能變電站二次無線核相的功能要求。
【【附圖說明】】
[0009]圖1為本實用新型的設(shè)計原理框圖。
[0010]圖2為本實用新型的DTMS算法消息流程圖
[0011]圖1中:CH376:U盤文件處理芯片；AD7608:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片；SX1276:無線通訊芯片；0PA2277:運算放大器；ARM Cortex_M3:處理器內(nèi)核。
【【具體實施方式】】
[0012]為了更好地理解本實用新型，以下將結(jié)合附圖和具體實例對本實用新型進行詳細的說明。
[0013]本實用新型的智能變電站二次核相裝置，包括兩臺無線測量終端和六只電流測試鉗；兩臺無線測量終端間通過DTMS算法，以同時實現(xiàn)遠距離無線通訊和高精度無線同步采樣；兩臺手持終端分別接入處在不同位置的待核相的兩路母線，待核相的兩路母線間最大距離為500米；每一臺無線測量終端內(nèi)置大容量鋰電池，且使用7寸觸摸屏；
[0014]如圖1所示，每一臺無線測量終端中，包含U盤文件處理芯片CH376、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7608、無線通訊芯片SX1276、運算放大器OPA2277和處理器內(nèi)核ARM Cortex_M3 ；
[0015]處理器內(nèi)核ARM Cortex-M3分別與U盤文件處理芯片CH376、7寸觸摸屏、運算放大器OPA2277、無線通訊芯片SX1276關(guān)聯(lián)；U盤文件處理芯片CH376與SD卡關(guān)聯(lián)，讀寫SD卡相關(guān)信息；處理器內(nèi)核ARM Cortex-M3還與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7608聯(lián)接。
[0016]本實用新型的裝置設(shè)計成便攜式手持終端，采用最新型的ARM Cortex -M3處理器以及高精度、高速同步采樣ADC芯片AD7608和新一代高性能擴頻射頻芯片SX1276。該射頻芯片創(chuàng)新的采用高效的循環(huán)交織糾錯編碼，抗干擾和靈敏度都大大的提高。
[0017]本實用新型的數(shù)據(jù)傳輸為:
[0018]1、發(fā)送方在檢測到信道暢通時才給即將發(fā)送的時間包標記時間戳并立即發(fā)送。從而避免了 Send Time和Access Time對同步精度產(chǎn)生的影響。
[0019]2、DTMS通過數(shù)據(jù)發(fā)射速率和發(fā)射數(shù)據(jù)的位數(shù)(bits)對發(fā)射延遲進行估計，發(fā)射延遲包括發(fā)射前導(dǎo)碼和起始符的時間以及發(fā)射數(shù)據(jù)的時間。
[0020]3、接收方在MAC層給出同步包標記一個到達時間戳，并且接收處理完時在標記一個時間戳，通過測量這兩個時間戳的差值來估計接收處理延遲。
[0021]如圖2所示，發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間的時間延遲td可通過(3)式得出，其中te為發(fā)射前導(dǎo)碼(Preamble)和起始符(Start symbols)所需時間，te = nv，其中η為發(fā)射位數(shù)(bits)，V為發(fā)射一位所需時間。
[0022]td = te+(t2_tl) (3)
[0023]當(dāng)發(fā)送節(jié)點在MAC層檢測到信道通暢時給同步包標記時間戳t并發(fā)射，接收節(jié)點在接收到時間同步包后通過(4)式，計算本地時鐘tr，從而實現(xiàn)兩者的同步。
[0024]tr = t+nv+(t2_tl) (4)
[0025]本實用新型多通道隔離的同步采樣方式為:一個手持終端能夠由同時測量三相電壓，三相電流，使用兩臺手持終端核相時，可以最多可以同時測量六相電壓和六相電流。電壓量通過終端內(nèi)部的電壓互感器隔離，電流量通過外置的電流測試鉗隔離，為了保證核相測量的準確性，兩個測量終端必須確保同步采樣。本實用DTMS算法，采樣同步時間誤差小于28us，帶來的相位數(shù)據(jù)誤差小于0.5°，對核相測量基本無影響。
[0026]本實用新型基于無線收發(fā)射模塊進行數(shù)據(jù)傳輸方式，是為低功耗無線應(yīng)用設(shè)計的。電路主要設(shè)定在315、433、866和915MHz的ISM和SRD頻率波段，可根據(jù)客戶要求進行頻段設(shè)計。手持終端間通過無線數(shù)據(jù)傳輸，完成整個通訊?，F(xiàn)場測試的無線通訊距離在500m左右，對于低功耗的UHF收發(fā)器已經(jīng)是一個絕佳的效果。
[0027]測量終端接入需要核相的兩端母線電壓信號或電流信號，對線路的電壓，電流相位進行測量。整個測量過程是使用手持終端通過無線通信進行測量，安全便捷。
[0028]本實用新型的工作原理如下:本實用新型涉及的智能變電站二次無線核相測量，屬于測試儀器領(lǐng)域，智能變電站不同于傳統(tǒng)變電站沒有母線電壓并列裝置，由于各段母線電壓通過各自的合并單元后，經(jīng)過光纖進入二次室，在二次室無法直觀的看到各段母線的幅值和相位，而各段母線的距離較遠，無法用傳統(tǒng)的測量儀器核較各段母線的相位，為了解決這個問題，采用了無線同步測量的方法?？梢詫崿F(xiàn)各段母線電壓即使分處于相隔較遠的位置也能個進行核相。為了最大限度的降低電磁干擾和外界其他干擾對數(shù)據(jù)的影響，測量終端采取隔離傳感器測量以及電流測試鉗，隔離傳感器采用高精度2mA/2mA模塊，而電流采用10A/10mA，0.1 %精度的測試鉗，為了保證數(shù)據(jù)實時性和可靠性，整個采樣過程采取同步測量，同步測量時間由手持終端無線操作。經(jīng)過實際檢測得到的同步時間小于<28us，帶來的相位數(shù)據(jù)誤差〈0.5°，對相位測量結(jié)果基本無影響。
【主權(quán)項】
1.一種智能變電站二次核相裝置，其特征在于:包括兩臺無線測量終端和六只電流測試鉗；所述兩臺無線測量終端間通過DTMS算法，以同時實現(xiàn)遠距離無線通訊和高精度無線同步采樣； 所述兩臺手持終端分別接入處在不同位置的待核相的兩路母線，所述待核相的兩路母線間最大距離為500米；所述每一臺無線測量終端內(nèi)置大容量鋰電池，且使用7寸觸摸屏；所述每一臺無線測量終端中，包含U盤文件處理芯片CH376、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7608、無線通訊芯片SX1276、運算放大器OPA2277和處理器內(nèi)核ARM Cortex_M3 ； 所述處理器內(nèi)核ARM Cortex-M3分別與U盤文件處理芯片CH376、7寸觸摸屏、運算放大器OPA2277、無線通訊芯片SX1276關(guān)聯(lián)；所述U盤文件處理芯片CH376與SD卡關(guān)聯(lián)，讀寫SD卡相關(guān)信息；所述處理器內(nèi)核ARM Cortex-M3還與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7608聯(lián)接。
【專利摘要】本實用新型公開了智能變電站二次核相裝置，包括兩臺無線測量終端和六只電流測試鉗；兩臺無線測量終端間通過DTMS算法，以同時實現(xiàn)遠距離無線通訊和高精度無線同步采樣；兩臺手持終端分別接入處在不同位置的待核相的兩路母線，待核相的兩路母線間最大距離為500米；每一臺無線測量終端中，包含U盤文件處理芯片、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、無線通訊芯片、運算放大器和處理器內(nèi)核。本實用新型具有可操作性強、精度高、待機時間長、體積小、重量輕、使用安全性高的特點。本實用新型的測量終端采用高精度隔離采樣，快速傅里葉算法，實現(xiàn)了電壓0.2級，電流0.1度的超高精度，無線同步測量相位誤差0.5°。
【IPC分類】G01R25-00
【公開號】CN204515017
【申請?zhí)枴緾N201520006781
【發(fā)明人】肖擁東, 姚庭鏡, 曲鴻春, 蔣冬, 陳前臣, 曹建波
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司毫州供電公司, 武漢市豪邁電力自動化技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月6日