專利名稱：智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能計(jì)量領(lǐng)域，特別涉及一種光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法及裝置， 對(duì)智能變電站運(yùn)行的智能光纖式電能表進(jìn)行帶負(fù)荷檢測(cè)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著變電站智能化開(kāi)關(guān)、光電式互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行操作培訓(xùn)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等技術(shù)的日趨成熟，為變電站的信息采集、傳輸以及測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)等方面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理提供了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。光電、微電子、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展使得變電站中的各種智能裝置(IED)具備了數(shù)字化、智能化和低功耗等特點(diǎn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支撐下，已逐步實(shí)現(xiàn)了從集中控制模式向分布控制模式的發(fā)展。智能變電站相關(guān)技術(shù)的研究與發(fā)展，獲得了眾多電力用戶、科研、設(shè)計(jì)、制造部門的關(guān)注。我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)走在了世界前列，已有多座智能變電站被建立。此時(shí)，變電站的電能計(jì)量模式已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)變電站中的電能計(jì)量系統(tǒng)由電磁式模擬電流/電壓互感器、電能表和連接電纜構(gòu)成；而在智能變電站中，智能光纖式電能表獲取數(shù)字化的電流、電壓瞬時(shí)值后，計(jì)算得到出電量值。智能光纖式電能表為智能變電站電能供需各方提供正確電量，它是智能變電站中電能計(jì)量方面是唯一能直觀、正確的提供電能數(shù)據(jù)的重要儀表。目前，國(guó)內(nèi)外已有眾多廠家研制了各種型號(hào)的智能光纖式電能表來(lái)滿足不同電壓等級(jí)的智能變電站電能計(jì)量需求。 相應(yīng)的也研制了智能光纖式電能表的校驗(yàn)裝置，但是目前幾乎所有的校驗(yàn)裝置都為室內(nèi)檢測(cè)裝置，需要把智能變電站帶電運(yùn)行的智能光纖式電能表從現(xiàn)場(chǎng)拆掉帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行檢定，而不能像傳統(tǒng)的電能表那樣在變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行帶電、帶負(fù)荷實(shí)時(shí)檢測(cè)和校驗(yàn)。這種方式較復(fù)雜、繁瑣、成本高，此外這種室內(nèi)校驗(yàn)智能電能表的方法大多是由電能表校驗(yàn)儀發(fā)出電壓、電流信號(hào)給被檢測(cè)智能電能表，然后把自己計(jì)算的電量和被檢表計(jì)算的電量進(jìn)行對(duì)比， 這種方法并不能真實(shí)反映智能光纖式電能表在智能變電站帶負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行時(shí)電能計(jì)量的誤差。還有科研機(jī)構(gòu)和儀表制造公司研制了 “遠(yuǎn)程檢測(cè)運(yùn)行中電能表的系統(tǒng)”對(duì)傳統(tǒng)電能表和智能光纖式電能表進(jìn)行遠(yuǎn)方控制、監(jiān)測(cè)和校驗(yàn)，這種方式雖然可以減少人力成本，提高電能表校驗(yàn)裝置的智能化，但是該方法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝維護(hù)麻煩，造價(jià)較高難以大范圍推

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法及裝置，滿足智能變電站帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)智能光纖式電能表帶負(fù)荷校驗(yàn)的需要，適應(yīng)智能變電站電能計(jì)量系統(tǒng)的需求，具有方便、簡(jiǎn)潔、高效和安全等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法是智能變電站中的電子式電壓互感器、電子式電流互感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行電壓、電流，電子式電壓互感器、電子式電流互感器輸出的數(shù)字電壓電流信號(hào)由光纖傳輸?shù)胶喜卧?，?jīng)合并單元處理分配后通過(guò)光纖把數(shù)字電壓電流信號(hào)傳輸?shù)降谝还饨粨Q機(jī)，第一光交換機(jī)分成兩路傳輸信號(hào)一樣的光信號(hào)，其中一路光信號(hào)傳輸至被檢測(cè)智能光纖式電能表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際負(fù)荷用電進(jìn)行計(jì)量，另外一路光信號(hào)傳輸至智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置進(jìn)行電能計(jì)算，得出標(biāo)準(zhǔn)電能量蚵，運(yùn)行中的被檢測(cè)智能光纖式電能表在此期間所計(jì)量的被測(cè)電能量巧經(jīng)光纖傳輸至第二光交換機(jī)，第二光交換機(jī)輸出分為兩路傳輸信號(hào)一樣的光信號(hào)，其中一路光信號(hào)送到合并單元做智能變電站控制系統(tǒng)主界面顯示用，另外一路光信號(hào)送到智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，在智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電能量?jī)珊捅粶y(cè)電能量K進(jìn)行比較，計(jì)算出被檢測(cè)智能光纖式電能表的計(jì)量誤差，完成對(duì)運(yùn)行中的智能光纖式電能表的檢測(cè)。這種智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)裝置，包括電子式電壓互感器、電子式電流互感器、合并單元、第一光交換機(jī)、第二光交換機(jī)和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，電子式電壓互感器和電子式電流互感器輸出的數(shù)字電壓電流信號(hào)由光纖傳輸連接至合并單元， 合并單元處理后輸出數(shù)字電壓電流信號(hào)通過(guò)光纖傳輸連接至第一光交換機(jī)輸入端，第一光交換機(jī)輸出分成兩路分別連接被檢測(cè)智能光纖式電能表和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，被檢測(cè)智能光纖式電能表輸出被測(cè)電能量連接至第二光交換機(jī)的輸入端，第二光交換機(jī)輸出兩路光信號(hào)，一路光信號(hào)送至合并單元，另一路光信號(hào)送至智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置。上述技術(shù)方案中，智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置包括第四光接收器、第五光接收器、 協(xié)議處理模塊、切換開(kāi)關(guān)模塊、功率脈沖接收模塊、雙口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、第一 DSP處理器、 第二 DSP處理器、JTAG仿真器接口、打印模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、按鍵輸入模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、液晶顯示模塊、上位機(jī)及上位機(jī)與第二 DSP處理器之間的通信模塊，第四光接收器輸入端連接并接收第一光交換機(jī)的電壓及電流信號(hào)，第五光接收器輸入端連接并接收第二光交換機(jī)的被測(cè)電能量信號(hào)，第四、五光接收器輸出都連接至協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊輸出數(shù)據(jù)幀中校驗(yàn)所需信息，連接至第二 DSP處理器進(jìn)行電能量的計(jì)算及誤差比較，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,第二 DSP處理器還連接有功率脈沖接收模塊，第一 DSP處理器與外圍設(shè)備液晶顯示模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、按鍵輸入模塊、打印模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、JTAG仿真器接口、雙口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、切換開(kāi)關(guān)模塊連接，第一 DSP處理器通過(guò)通信模塊與上位機(jī)連接通訊。使用該檢測(cè)方法及裝置，檢測(cè)人員能夠在與二次回路沒(méi)有任何電氣接觸的情況下進(jìn)行。可使檢測(cè)工作大為簡(jiǎn)化，整個(gè)檢測(cè)工作可以在數(shù)分鐘內(nèi)完成，提高了現(xiàn)場(chǎng)智能光纖式電能表校驗(yàn)檢測(cè)工作的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性和高效性。智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，對(duì)帶電運(yùn)行的智能變電站的智能光纖式電能表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷校驗(yàn)，能夠適應(yīng)智能變電站電能計(jì)量系統(tǒng)的需求。本發(fā)明中的第一光交換機(jī)、第二光交換機(jī)、合并單元、智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置和被檢測(cè)智能光纖式電能表之間的數(shù)字信號(hào)傳輸采用光纖通信方式。各個(gè)硬件模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸均采用光纖通信，抗干擾能力強(qiáng)，并具有絕緣的功能。本發(fā)明中的智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置由交流工作電源220V、直流工作電源220V 雙電源互為備用供電。
本發(fā)明的上位機(jī)系統(tǒng)軟件，由八大功能模塊組成，分別是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、有功精度測(cè)試模塊、無(wú)功精度測(cè)試模塊和幫助模塊，各個(gè)功能模塊均能進(jìn)行自由切換。本發(fā)明的有益效果是，根據(jù)智能變電站現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的智能計(jì)量特點(diǎn)，提出了智能光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法及智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，對(duì)帶電運(yùn)行的智能變電站的智能光纖式電能表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷校驗(yàn)，能夠適應(yīng)智能變電站電能計(jì)量系統(tǒng)的需求，具有方便、簡(jiǎn)潔、高效和安全等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的原理框圖。圖2是本發(fā)明中智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明中光纖傳輸電路結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明中軟件功能框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，電子式電壓互感器、電子式電流互感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的電壓、電流， 電子式電壓互感器輸出的電壓數(shù)字信號(hào)通過(guò)第一光發(fā)送器經(jīng)光纖被傳送到第一光接收器， 電子式電流互感器輸出的電流數(shù)字信號(hào)通過(guò)第二光發(fā)送器經(jīng)光纖被送到第二光接收器。數(shù)字式電壓、電流信號(hào)在合并單元中轉(zhuǎn)換成IEC61850-9-2LE報(bào)文格式，并被打包到一組數(shù)據(jù)幀內(nèi)，通過(guò)第三光發(fā)送器經(jīng)一根光纖傳輸?shù)降谝还饨粨Q機(jī)，并被分成兩路傳輸內(nèi)容一樣的光信號(hào)。第一光交換機(jī)的一路光信號(hào)被傳送到被檢測(cè)智能光纖式電能表，由被檢測(cè)智能光纖式電能表計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際電能量巧，其中實(shí)際電能量巧也被第二光交換機(jī)分成兩路一樣的光信號(hào)，分別被傳送到合并單元做主控室顯示用和智能電能表雙CPU裝置做比較用； 第一光交換機(jī)的另外一路光信號(hào)被傳送到智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，并計(jì)算得出與被檢智能光纖式電能表同時(shí)運(yùn)行負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)電能量?jī)?，與實(shí)際電能量,進(jìn)行比較，計(jì)算出被檢智能光纖式電能表的計(jì)量誤差，完成對(duì)運(yùn)行中的智能光纖式電能表的檢測(cè)。誤差計(jì)算公式為
其中圖1中的智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置見(jiàn)圖2，包括第四光接收器、第五光接收器、 協(xié)議處理模塊、切換開(kāi)關(guān)模塊、功率脈沖接收模塊、雙口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、第一 DSP處理器、 第二 DSP處理器、JTAG仿真器接口、打印模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、按鍵輸入模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、液晶顯示模塊、上位機(jī)及上位機(jī)與第一 DSP處理器之間的RS485/232通信模塊。智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置由交流工作電源220V、直流工作電源220V雙電源互為備用供電， L1、L2為正極，N1、N2為負(fù)極。第四光接收器接收第一光交換機(jī)的電壓及電流信號(hào)、第五光接收器接收第二光交換機(jī)的實(shí)際電能量》信號(hào)通過(guò)協(xié)議處理模塊的處理之后，取出數(shù)據(jù)幀中校驗(yàn)所需信息，由TMS320LM812型第二 DSP處理器進(jìn)行電能量的計(jì)算及誤差比較，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM進(jìn)行暫存。TMS320Ii^812型第一 DSP處理器主要進(jìn)行外圍設(shè)備的處理如液晶顯示模塊、與上位機(jī)通訊、打印模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及按鍵操作等。切換開(kāi)關(guān)模塊由三位撥碼開(kāi)關(guān)組成即第一位(上一 Off)，固定設(shè)置，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需改動(dòng)；第二位(有功上一 Off ；無(wú)功下一 0η)，根據(jù)配置不同，進(jìn)行有功或無(wú)功校驗(yàn)時(shí)， 需設(shè)置對(duì)應(yīng)狀態(tài)位；第三位(三相上一 Off ；單相下一 0η)，固定設(shè)置，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需改動(dòng)。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)以往試驗(yàn)的數(shù)據(jù)及報(bào)告方便用戶隨時(shí)查閱。如圖3所示，本發(fā)明檢測(cè)裝置的光纖傳輸電路的結(jié)構(gòu)為光發(fā)送器一光纖一光接收器。光發(fā)送器和光接收器中的光電轉(zhuǎn)換模塊采用的是美國(guó)生產(chǎn)的HFBR-1414與 HFBR1412模塊。該模塊集成度高，外圍電路簡(jiǎn)單，傳輸距離遠(yuǎn)，可完全滿足系統(tǒng)的要求。光接收器HFBR1412集電極開(kāi)路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，支持線與，方便了通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。 光纖傳輸距離由光發(fā)送器HFBR-1414中通過(guò)的電流^決定，此電流值為
權(quán)利要求
1.一種智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法，其特征在于智能變電站中的電子式電壓互感器、電子式電流互感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行電壓、電流，電子式電壓互感器、電子式電流互感器輸出的數(shù)字電壓電流信號(hào)由光纖傳輸?shù)胶喜卧?，?jīng)合并單元處理分配后通過(guò)光纖把數(shù)字電壓電流信號(hào)傳輸?shù)降谝还饨粨Q機(jī)，第一光交換機(jī)分成兩路傳輸信號(hào)一樣的光信號(hào)，其中一路光信號(hào)傳輸至被檢測(cè)智能光纖式電能表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際負(fù)荷用電進(jìn)行計(jì)量，另外一路光信號(hào)傳輸至智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置進(jìn)行電能計(jì)算，得出標(biāo)準(zhǔn)電能量巧，運(yùn)行中的被檢測(cè)智能光纖式電能表在此期間所計(jì)量的被測(cè)電能量％經(jīng)光纖傳輸至第二光交換機(jī)，第二光交換機(jī)輸出分為兩路傳輸信號(hào)一樣的光信號(hào)，其中一路光信號(hào)送到合并單元做智能變電站控制系統(tǒng)主界面顯示用，另外一路光信號(hào)送到智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，在智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電能量^和被測(cè)電能量^進(jìn)行比較，計(jì)算出被檢測(cè)智能光纖式電能表的計(jì)量誤差，完成對(duì)運(yùn)行中的智能光纖式電能表的檢測(cè)。
2.一種智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于包括電子式電壓互感器、電子式電流互感器、合并單元、第一光交換機(jī)、第二光交換機(jī)和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，電子式電壓互感器和電子式電流互感器輸出的數(shù)字電壓電流信號(hào)由光纖傳輸連接至合并單元，合并單元處理后輸出數(shù)字電壓電流信號(hào)通過(guò)光纖傳輸連接至第一光交換機(jī)輸入端，第一光交換機(jī)輸出分成兩路分別連接被檢測(cè)智能光纖式電能表和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，被檢測(cè)智能光纖式電能表輸出被測(cè)電能量連接至第二光交換機(jī)的輸入端，第二光交換機(jī)輸出兩路光信號(hào)，一路光信號(hào)送至合并單元，另一路光信號(hào)送至智能電能表雙CPU 校驗(yàn)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置包括第四光接收器、第五光接收器、協(xié)議處理模塊、切換開(kāi)關(guān)模塊、功率脈沖接收模塊、雙口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、第一 DSP處理器、第二 DSP處理器、JTAG仿真器接口、打印模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、按鍵輸入模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、液晶顯示模塊、上位機(jī)及上位機(jī)與第二 DSP處理器之間的通信模塊，第四光接收器輸入端連接并接收第一光交換機(jī)的電壓及電流信號(hào)，第五光接收器輸入端連接并接收第二光交換機(jī)的被測(cè)電能量信號(hào)，第四、五光接收器輸出都連接至協(xié)議處理模塊，協(xié)議處理模塊輸出數(shù)據(jù)幀中校驗(yàn)所需信息，連接至第二 DSP處理器進(jìn)行電能量的計(jì)算及誤差比較，并把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫p口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,第二 DSP處理器還連接有功率脈沖接收模塊，第一 DSP處理器與外圍設(shè)備液晶顯示模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、按鍵輸入模塊、打印模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、JTAG仿真器接口、雙口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、切換開(kāi)關(guān)模塊連接，第一 DSP處理器通過(guò)通信模塊與上位機(jī)連接通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于第一光交換機(jī)、第二光交換機(jī)、合并單元、智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置和被檢測(cè)智能光纖式電能表之間的數(shù)字信號(hào)傳輸采用光纖通信方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于本發(fā)明中的智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置由交流工作電源220V、直流工作電源220V雙電源互為備用供電。
全文摘要
一種智能變電站光纖式電能表帶負(fù)荷檢測(cè)方法及裝置，電子式電壓互感器、電子式電流互感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行電壓、電流，輸出數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)胶喜卧?，?jīng)合并單元處理分配后傳輸?shù)降谝还饨粨Q機(jī)，第一光交換機(jī)輸出分成兩路，分別傳輸至被檢測(cè)智能光纖式電能表和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置運(yùn)行中的被檢測(cè)智能光纖式電能表輸出經(jīng)第二光交換機(jī)分兩路分別連接至合并單元和智能電能表雙CPU校驗(yàn)裝置，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電能量和被測(cè)電能量進(jìn)行比較，計(jì)算出被檢測(cè)智能光纖式電能表的計(jì)量誤差，完成對(duì)運(yùn)行中的智能光纖式電能表的檢測(cè)，具有方便、簡(jiǎn)潔、高效和安全等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R35/04GK102305922SQ20111013653
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者萬(wàn)全, 向華, 徐先勇, 李愷, 歐朝龍, 羅志坤 申請(qǐng)人:湖南省電力公司科學(xué)研究院