专利名称：无线高精度同步相位基准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电网设备测试技术领域，提供了一种无线高精度同步相位基准装置，主要应用于电网容性设备的介质损耗和泄漏电流测试。
背景技术：
电网设备的绝缘长期承受运行电压，累积效应下绝缘可能劣化，造成安全隐患。绝 缘状况的劣化，会造成泄漏电流和绝缘介质损耗增加，并使得介质损耗随温度变化的特性变得陡峭，运行状态下的泄漏电流和介质损耗是表征绝缘状态的有效参数。电网正向大容 量、超高压和跨区域大网结构发展，电网规模的扩大对系统稳定性、运行安全性和经济性要求越来越高，国家电网和南方电网以及各个发电公司及相关大型电力用户都提出了设备状态检修的要求，在带电或者不停电在线运行的条件下实现对设备绝缘状态等多个参数进行检测，并对主设备进行状态评估，为检修提供科学决策。为适应状态检修的要求，必须应用新型的绝缘状态诊断系统来全面提升检修水平。泄漏电流、介质损耗带电测量或者在线测量的关键是准确采集设备泄漏电流的幅值和相位、对应电压等级的系统侧电压的相位，然后计算所采集的电流电压相位差，从而计算泄漏电流阻性、容性分量，或者计算其介质损耗角的正切值得到介质损耗，关键是求取泄漏电流和对应的系统侧电压的相位差。在电网现场获取两个相关信号的相位差值可以采取硬件和软件分析的办法。采取过零比较的硬件电路可以获取两个信号的相位差，但是受到硬件电路基准漂移、电路不平衡度等因素的影响，结果重复性较差，且容易受到温度变化的影响；软件的方法是采集相应长度的电压和电流的离散数字信号，利用傅里叶变换计算其相位和幅值，此方法的前提是必须保证电压和电流的离散数据采集是同步和等时间间隔的，现有技术中，同步误差已经超出了介质损耗的测量误差容许范围。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于公开一种高精度电压相位基准装置，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量。为达上述目的，本实用新型公开的无线高精度同步相位基准装置包括设有第一 GPS接收单元和第一通讯单元的系统侧电压检测模块，用于根据所述第一 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测系统侧电压的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过所述第一通讯单元发送给同步电压相位�？椋簧栌械诙� GPS接收单元和第二通讯单元的泄露电流现场电流检测模块，用于根据所述第二 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过所述第二通讯单元发送给同步电压相位�？椋煌降缪瓜辔荒？椋糜诟軬PS时间标签同步所述泄露电流和系统侧电压的采样结果，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量；其中所述同步电压相位�？橛胨龅谝缓偷诙ㄑ兜ピ械闹辽僖桓鐾ㄑ兜ピ晕尴叻绞浇型ㄑ读�。优选的，所述同步电压相位模块与所述第一通讯单元建立了无线连接并集成在所述泄露电流现场电流检测模块上，所述第二通讯单元为连接所述泄露电流现场电流检测模块与所述同步电压相位�？榈墓δ艿ピ�。较佳的，上述同步电压相位�？榛褂氲缤鶰IS系统建立有通讯连接。于一具体实施例中，上述系统侧电压检测�？榛拱ㄓ胧敝拥缏�、复位电路、电源管理电路、存储器连接的数字信号处理器，用于根据上述第二 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值；·与上述数字信号处理器连接的模数转换器；与模数转换器连接的浮点增益电路；以及与浮点增益电路连接的隔离电路，其输入端连接从系统电压互感器二次侧获取的电压信号UA、UB、UC。可选的，上述系统侧电压检测�？榈墓ぷ鞯缭次涣魇械缁蝻绯毓┑纾⑸栌性诮涣魇械缁蝻绯刂淝谢坏牡缭纯刂频ピ１臼涤眯滦停ü尴叻绞礁哺堑缤馐韵殖。喽杂Φ牡缌骷觳獾ピ邮盏缪瓜辔换疾⒓扑懔秸呦辔徊睿莶杉钠舳藕爬醋訥PS接收机发出的秒脉冲信号，信号同步精度优于100ns，最高可至40ns ;从而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量。至少具有以下有益效果I、彻底解决电网容性设备的介质损耗和泄漏电流现场测试信号同步采集问题；2、提高相位差分辨率，理论上介质损耗分辨率可达到0. 001%或更高，提高了一个
数量级；3、减少电网容性设备的介质损耗和泄漏电流在线测试系统的布线长度，节约布线成本，提高了劳动效率，同时提升了系统可靠性。
图I为本实用新型实施例公开的无线高精度电压相位基准装置的结构框图；图2为图I中系统侧电压检测�？榈慕峁故疽馔肌�
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施例作详细描述。本实施例公开一种无线高精度同步相位基准装置，如图I所示，至少包括同步电压相位模块I及其连接的系统侧电压检测�？�2和泄露电流现场电流检测�？�3，各�？榈墓δ芗澳诓拷峁狗质鋈缦孪低巢嗟缪辜觳饽？椋渖栌械谝� GPS接收单元21和第一通讯单元22，用于根据第一 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测系统侧电压的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过第一通讯单元发送给同步电压相位�？椋恍孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？椋渖栌械诙� GPS接收单元31和第二通讯单元32，用于根据第二 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过第二通讯单元发送给同步电压相位�？椋挥氲谝缓偷诙ㄑ兜ピ械闹辽侃`个通讯单元以无线方式进行通讯连接的同步电压相位�？椋糜诟軬PS时间标签同步泄露电流和系统侧电压的采样結果，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关參数和介质损耗的精确测量。本实施例中，上述第一 GPS接收单元和第二 GPS接收单元都接受GPS卫星发射的定位信号和时间信号后生成的秒脉冲上升沿生成的，毎秒一次，一同步启动系统侧电压检测�？楹托孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？榻胁裳鞙y。此外，为便于泄露电流现场的测试人员方便快捷地求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关參数和 介质损耗的精确测量，优选的，将上述同步电压相位�？橛氲谝煌ㄑ兜ピ⒘宋尴吡硬⒓稍谛孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？樯希渲械诙ㄑ兜ピ有孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？橛胪降缪瓜辔荒？榈墓δ艿ピ�。在其它实施例中，上述同步电压相位�？橛肷鲜龅诙ㄑ兜ピ⒘宋尴吡硬⒓稍谏鲜鱿低车缪辜觳饽？樯希鲜龅谝煌ㄑ兜ピ由鲜鱿低车缪辜觳饽？橛肷鲜鐾降缪瓜辔荒？榈墓δ軈g元，都以无线方式进行通讯连接。此皆属于本实用新型的保护范围，后续不再赘述。本实施例中，较佳的，上述同步电压相位�？榛褂氲缤鶰IS系统建立有通讯连接，以实现数据的共享。可选的，如图2所示，上述系统侧电压检测模块还包括与时钟电路、复位电路、电源管理电路、存储器连接的数字信号处理器23，其与上述第一 GPS接收单元和第一通讯单元连接，用于根据上述第一 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值；其中该数字信号处理器包括但不限于TMS320F28335数字信号处理器；与上述数字信号处理器连接的模数转换器24 ；与模数转换器连接的浮点増益电路25，该浮点増益电路的作用是根据信号瞬时值大小的不同提供的放大倍数，能提高信号过零点附近段的分辨率和精度，从而提高信号的相位测量的准确度；以及与浮点増益电路连接的隔离电路26，其输入端连接从系统电压互感器二次侧获取的电压信号UA、UB、UC及接地N，该隔离电路的作用是隔离測量系统的信号地和大地，消除大地电位对測量准确度的影响，提高准确度和可靠性。在其它实施例中，该电压信号UA、UB、UC还可以从控制室仪表盘获取。进ー步的，如图2所示，上述系统侧电压检测�？榈墓ぷ鞯缭次�220V交流市电或锂电池供电，并设有在交流市电或锂电池之间切换的电源控制単元27 ;以确保系统侧电压检测�？楣ぷ鞯目沙中�。如图2所示，数据采集的启动信号来自第一 GPS接收单元发出的秒脉冲信号，信号同步精度优于100ns，最高可至40ns ;电压信号UA、UB、UC，经过信号隔离电路和浮点程控增益后，输入到高精度数模转换器，若浮点増益电路提供高3bit的数据分辨率，数模转换芯片提供低16bit的数据分辨率，则该系统侧电压检测�？榈氖莘直媛士梢源锏�19bit ;采集数据送至高速数字信号处理器，经过快速傅里叶变换，求取电压信号的相位和幅值；然后可再由第一通讯单元将基于GPS时间标签的相关数据打包成帧后以无线通讯方式发送给同步电压相位模块。本实施例，同步就是通过GPS接受单元的秒脉冲上升沿实现的，带时间标签的数据被电流检测单元检测到后，与其自身时间标签相同的数据组合，完成电网容性设备的介质损耗和泄漏电流的现场测试。综上，通过无线方式覆盖电网测试现�。喽杂Φ牡缌骷觳獾ピ邮盏缪瓜辔换疾⒓扑懔秸呦辔徊睿莶杉钠舳藕爬醋訥PS接收机发出的秒脉冲信号，信号同步精度优于100ns，最高可至40ns ;从而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量。从而使得本实施例至少具有以下有益效果I、彻底解决电网容性设备的介质损耗和泄漏电流现场测试信号同步采集问题；2、提高相位差分辨率，理论上介质损耗分辨率可达到0. 001%或更高，提高了一个
数量级；3、减少电网容性设备的介质损耗和泄漏电流在线测试系统的布线长度，节约布线成本，提高了劳动效率，同时提升了系统可靠性。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种无线高精度同步相位基准装置，其特征在干包括 设有第一 GPS接收单元和第一通讯单元的系统侧电压检测�？椋糜诟菟龅谝籊PS接收单元提供的秒脉冲采样检测系统侧电压的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过所述第一通讯单元发送给同步电压相位�？椋� 设有第二 GPS接收单元和第二通讯单元的泄露电流现场电流检测�？椋糜诟菟龅诙� GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值，并将采样检测结果打上GPS时间标签后通过所述第二通讯单元发送给同步电压相位�？椋灰约� 同步电压相位�？椋糜诟軬PS时间标签同步所述泄露电流和系统侧电压的采样结果，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关參数和介质损耗的精确测量； 其中所述同步电压相位�？橛胨龅谝缓偷诙ㄑ兜ピ械闹辽侃`个通讯单元以无线方式进行通讯连接。
2.根据权利要求I所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述同步电压相位�？榛褂氲缤鶰IS系统建立有通讯连接。
3.根据权利要求I或2所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述系统侧电压检测�？榛拱� 与时钟电路、复位电路、电源管理电路、存储器连接的数字信号处理器，其与所述第一GPS接收单元和第一通讯单元连接，用于根据所述第一 GPS接收单元提供的秒脉冲采样检测泄露电流现场的相位和幅值； 与所述数字信号处理器连接的模数转换器； 与模数转换器连接的浮点増益电路；以及 与浮点増益电路连接的隔离电路，其输入端连接从系统电压互感器二次侧获取的电压信号UA、UB、UC及接地N。
4.根据权利要求3所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述系统侧电压检测�？榈墓ぷ鞯缭次涣魇械缁蝻绯毓┑纾⑸栌性诮涣魇械缁蝻绯刂淝谢坏牡缭纯刂频ピ�。
5.根据权利要求I所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述同步电压相位�？橛胨龅谝煌ㄑ兜ピ⒘宋尴吡硬⒓稍谒鲂孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？樯希龅诙ㄑ兜ピ铀鲂孤兜缌飨殖〉缌骷觳饽？橛胨鐾降缪瓜辔荒？榈墓δ艿ピ�
6.根据权利要求I或2所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述同步电压相位�？橛胨龅诙ㄑ兜ピ⒘宋尴吡硬⒓稍谒鱿低车缪辜觳饽？樯希龅谝煌ㄑ兜ピ铀鱿低车缪辜觳饽？橛胨鐾降缪瓜辔荒？榈墓δ軈g元。
7.根据权利要求I或2所述的无线高精度同步相位基准装置，其特征在于所述同步电压相位�？橛胨龅谝缓偷诙ㄑ兜ピ家晕尴叻绞浇型ㄑ读�。
专利摘要本实用新型公开一种无线高精度同步相位基准装置，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量。该装置包括设有第一GPS接收单元和第一通讯单元的系统侧电压检测�？椋栌械诙礼PS接收单元和第二通讯单元的泄露电流现场电流检测�？椋约巴降缪瓜辔荒？椋糜诟軬PS时间标签同步所述泄露电流和系统侧电压的采样结果，以求取泄露电流和对应的系统侧电压的相位差，进而实现泄漏电流相关参数和介质损耗的精确测量；其中所述同步电压相位�？橛胨龅谝缓偷诙ㄑ兜ピ械闹辽僖桓鐾ㄑ兜ピ晕尴叻绞浇型ㄑ读�。
文档编号G01R31/12GK202794435SQ20112038192
公开日2013年3月13日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者程澜, 范毅 申请人:武汉义天科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
