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电子式互感器中数字同步与数字通信技术

发布时间:2017-08-21编辑:毕业论文

摘要:

随着我国网络通信技术和数字信息技术的不断发展,电子互感器在数字化变电站中的应用也日益广泛。不仅具有良好的绝缘性,而且便于携带,有着非常显著的优势。本文首先对电子式互感器进行了介绍,然后对数字通信技术和数字同步技术在电子式互感器中的应用进行了分析和探讨。

关键词:

电子式互感器;数字同步;数字通信

在数字化变电站运行过程中,电子式互感器在电力测量和电力保护方面发挥着非常重要的作用。在实际应用过程中,数字同步技术和数字通信技术是非常重要的部分,直接影响着电子式互感器的性能。通过应用数字同步技术和数字通信技术,可以将已有的信息成果转化成准确性、可靠性更高的生产力投入电力系统中,可以显著降低电力系统运营成本,促进电力行业的持续化发展。

1电子式互感器介绍

1.1电子互感器的基本概念

在进行电子式互感器结构设计时,需要借助采集器来完成高精度采集模拟电信号的工作,这样才能确保电信号进行正常的传递,完成工作。在电子式互感器中,最为重要的内容是外部接口数字化和传感原理新型化。在光源无源电子传感器中,使用光学器件来进行信号的传输和采集,这样才能提高信号的传递功能。除此之外,还存在一种非光学有源电子式互感器,借助高压测电子回路来对高精度的电子信号进行采集,使用罗氏线圈等方式来对数据进行应用,并且传输信号给低压电位[1]。

1.2电子互感器的主要特点

随着社会的不断发展,科学技术也在快速的发展过程中。在电力系统中,数字化和智能化也在快速的普及,电子式互感器能够充分的满足实际的需求,并且其具备较高的精确度,设备在不同的运行状态下都可以进行很好的测量。与此同时,电子式互感器具有良好的绝缘性,操作起来也十分安全,并不会存在短路或者开路的现象。在电子式互感器中,不存在铁芯,所以不会出现铁磁谐振的现象,并且便于携带、轻便。

1.3电子互感器的配置原则

处于110千伏以上的电压环境中,需要对资金的投入量和技术问题进行全面的考虑,可以使用常规互感器和电子式互感器来进行配置;处于66千伏以下的电压环境中,以配置敞开配电装置为基础,再使用常规传感器和电子式传感器。

2电子式互感器的整体框架

如下图1所示为电子式互感器的整体框架图。其中,高压测信号采集器的功能是对电信号进行模拟,并且在高精准度下对信号进行采集和上传[2]。因此,将电子式互感器的采用机制下移至MU,省去了信号采集器向脉冲传递的操作,大大简化的信号传递系统。多个路线在信号采集结束之后,在MU处进行汇合打包,使用通信协议栈向以太网来进行采样测量值数据包的发送,这一操作过程也直接决定了MU的特点即功能:多任务性和时效性。但是,从另一方面进行分析,由于IEC61850标准的具备更强的灵活性和互操作性等特点,使得MU的时效性大大减弱,并且使得通信协议栈更加的复杂化。为了有效的解决上述问题,降低任务实现的难度,制定出最新的标准即,IEC61850-9-2LE。制定的该项新标准在数据采用控制方面进行了调整,选择特地通信服务反映到以太网的链路层,仅仅对协议集的测量值发送服务进行保留,从而大大降低了互操作性,对电子式互感器进行了简化。由于需要对采用测量值进行保护,则在PHY将原有的保护通道扩展为8个,采用点对点的方式来对其进行保护。

3数字同步技术的应用

对于电力系统来讲,由于不同设备在运作过程中产生的电压信号和电流信号不同,并且需要借助公共时钟脉冲处理之后才能进行同步。现有的技术下,使用最为广泛的公共时钟脉冲为:PPS码和B码。这两种类型的公共时钟脉冲主要运用在电压和电流信号的处理过程中[3]。其主要的优势是能够以秒为单位进行同步,确保电压和电流的频率按照每秒一次的状态进行工作。以此基础所形成的以太网PTP时间计算方式能够有效的从传递时间在时钟节点运行过程中所形成的PPT报文的计算方式来进行偏差数值的获取,这样才能够有效的对数值进行调整实现同步。在数据值输送过程中,MU在对所采集到的信息进行数字化处理的过程汇总,能够有效的借助信号干预能力来对信号进行延迟处理,从而有效的解决信号在A/D转换过程中出现的延迟现象。信号在延迟过程中,借助FIR滤波器群来对延迟之后的信号进行处理,并且与MU数字化处理之后的信号进行同步延迟,借助以太网控制器来对所转换的数据信息进行发送。从这一角度进行分析,在电力系统中各种类型的设备在电压和电流信号的产生、传送、处理过程中,最为关键的部分是高阶FIR滤波器装置。假设所有数据信息采集的周期为50us,一般性64阶结构FIR滤波器装置能够起到的延时时间为1.5ms。从这个方面来进行分析,只借助传统意义上的插值运算方法是无法对设备的电流、电压信号在信号采集、传送、处理过程中所产生的延迟问题技能型补偿。因此,需要采取有针对性的方式来对其进行处理,但是,需要注意以下几方面的问题:首先,借助数字移相器来对延时的信号进行处理并且在获得相位均衡的过程中,需要借助阻容网络和运算放大器来组成的结构对移相电路进行表示,电路示意图如下图1所示。由图1可以看出,模拟移相器连续传递的数值与电路示意图1中所显示的电阻值、电容值有着直接的关系。因此,在信号传递、采集和处理过程中引入拉普拉斯变换复变量参数,能够有效的对系统的连续信号进行获取,并且有效的模拟角频率和拉普拉斯变换复变量参数将其引入到移相器中从而进行函数传递。通过对相拼特性进行分析之后发现,图1所示的整个模拟移相器在进行数据处理过程中所显示的移相数值在0-180°范围内进行变化。对模拟移相器进行校正和调节之后,能够有效的获取出方差函数最小点的参数,最终能过获得数字同步处理所需要的数值。其次,使用插值重采样操作方式能够有效的实现电子互感器中数据信息的同步传递,这也是现阶段中使用最为普遍的一种方式。MU能够有效的兼容并且借助两种不同类型的格式码。此外,在FPGA支持下的数据同步处理模块中,能够有效的将时间间隔控制在1S内,并且对同步脉冲头进行均匀的处理,从而形成多个均匀的时间切片,每一个时间切片位置都有一个独立的采样脉冲信号与其相对应。因此来讲,以数据采集和传送过程中所获得的采用脉冲信号为基础,来对数据信息进行插值处理,能够有效的实现数据信息的同步。

4数字通信技术的应用

当传感器处于高压环境中时,一般会出现一些数值较小的模拟量。在数据信号进行传递的过程中,为了有效的降低对能源的损耗,一般采用离散数据信号来进行传递。但是,在光纤通信过程中,可以将光信号转变为电信号,降低了能耗的损耗,并且完成了信号传递工作。与模拟通信进行比较,数字通信具有较高的传递质量,这也是为什么在通信系统中使用广泛的重要原因之一。在数字通信中,采用数据编码的方式来对电路中的电信号进行调制,使其转变为光信号在光纤中进行传递。借助光电转化器来对光信号进行接收,然后再将光信号转换为数字信号,从而完成信号传输的工作。数字广信通信中最为主要的信号是光源。因此来讲,选择传输码就显得极其的重要。大多数码型都可以使用在光纤通信中。但是,在实际的选择过程中,需要重点选择一些具有独立性的比特序列,这样可以大大减少获取或者接收失误码的现象。为了更好的对信号进行信息的提取,不能出现长串的1或者0,并且还需要对码速率进行有效的控制,降低码光功率的消耗。由于电子式传感器存在一定的传输距离,有可能无法及时的供应能量,因此,无法使用上述的编码方式来实现数据信号的传递。因此,借助数字传输的方式,使用数据编码、异步串行传输的方式来进行数据信号的传递,能够有效的保证数据的真实性和精确度。在光纤数字通信过程中,需要采用编码工具来对数字信号进行编码,然后再将数字信号转变为光信号在光线中进行传输。在电子式互感器中,也可以使用数字编码、信号转变的方式来进行信号的传递。通过对电子式黄安琪的特点进行分析,在数据信号传递的过程中,可以使用门电路触发器和双温触发器等。在数据开始进行编码之前,需要借助双温触发器来对数据的输出状态进行翻转,如果数据显示为0,则双温触发器的状态保持不变;如果数据显示为1,则需要再次对双温触发器进行翻转。采用这种编码方式进行数据信号处理时,为了更好的发挥其功效,需要对状态为0的编码电路进行确定,并且根据系统时钟频率的二分之一来进行数据时钟频率的确定。在低电压测,为了更好的对原始的数据信号进行解码,需要在低电压测对数据和时钟进行恢复,这样才能更好的解码数据信号。在数据通信技术的使用过程中,时钟信号的重要性不容忽视,直接对影响到电子互感器系统中信号的传递质量等。在进行时钟信号恢复过程中,主要是为了获取更加真实有效的数据信号,因此,需要将信号中存在的抖动和噪音去除,以便于更好的进行后续的工作。在这种情况下,系统才能提供更加真实有效的信号,对稳定的数据信号进行恢复,为系统的正常运行提供强有力的支持。

5结论

综上所述,电力式互感器作为电力系统运行状态控制和检测时常用的一种设备,对电力系统网络运行的稳定性优比较大的影响。随着科学技术的不断发展,数字技术在电子互感器中得到了广泛的应用,提高了电子式互感器的质量。

参考文献

[1]杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012,02:40-43+47.

[2]罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012,09:77-81+91.

[3]张明珠,李开成,李振兴,易杨.基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计[J].电力系统保护与控制,2010,15:114-118.

作者:梁维 陈鸿键 单位:广东宜通世纪科技股份有限公司

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