一种基于gps同步的线路参数双端测试系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于GPS同步的线路参数双端测试系统及方法，能够有效实现输电线路首末端数据参数的同步测量，本发明所述线路参数双端测试系统的结构包括首端机和末端机，所述首端机包括第一CPU、第一GPS模块、试验电源模块、第一接线转换模块、第一A/D转换模块、第一信号调理模块及第一电压电流传感器，所述末端机包括第二CPU、第二GPS模块、第二接线转换模块、第二A/D转换模块、第二信号调理模块及第二电压电流传感器，所述线路参数双端测试方法包括试验电源的输出、接线倒转操作、GPS模块发送时间数据和秒脉冲、数据采集、数据保存及数据计算。
【专利说明】
一种基于GPS同步的线路参数双端测试系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及输电线路参数测试技术领域，具体为一种基于GPS同步的线路参数双端测试系统及方法。
【背景技术】
[0002]高压输电线路正序参数和零序参数以及线路间的互阻抗和耦合电容均是电网重要的系统参数，电力系统过电压计算、潜供电流计算、潮流与稳定计算、短路电流计算和继电保护整定计算等的基本参数，是特高压输电系统一次设备校核、继电保护动态模拟仿真与新原理继电保护研制、安全稳定运行控制措施制订、运行方式分析选择等的基础。特高压交流输电线路沿途地理环境复杂，受集肤效应和大地回路的影响，其工频参数难以通过理论准确算出。运行规程(《架空送电线路施工及验收规范》、《110千伏及以上送变电基本建设工程启动验收规程》、《继电保护及安全自动装置运行管理规程》及《DL/T559-94》、《DL/T584-95》等)规定，输电线路在新建、改建后，必须实测参数后才能投入运行。
[0003]电网密集程度越来越高，同塔双回或者多回线路成为常态，线路间耦合的紧密程度达到空前的水平，电磁耦合感应的工频干扰电流可以达到100A，高可靠性电能供给的需求使得通过停电来降低干扰水平越来越不容易操作，传统的试验方法中，采用工频电源进行试验的方法不能消除干扰对试验结果的影响，采用偏离工频干扰(50Hz)的异频信号测量线路参数，在频域分离有用的异频测试信号和干扰信号的方法应运而生。
[0004]交直流特高压电网的发展迅速，特别是直流特高压输电线路的发展，使得输电线路长度超过100km成为常态。传输线分布参数的影响使得采用异频法单端测量输电线路的工频参数时，其测量结果存在工程上不可容许的误差，异频法测量长线路工频参数产生的超出容许范围的测量误差是一个急需解决的问题。
[0005]因此，标准要求采用输电线路首端和末端的双端同步测量方法，得到首端和末端的电压、电流有效值和相位角，代入传输线方程求解，从而准确得到各项参数。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种基于GPS同步的线路参数双端测试系统及方法，能够有效实现输电线路首末端数据参数的同步测量。
[0007]本发明所述线路参数双端测试系统的结构包括首端机和末端机，
[0008]所述首端机包括第一CPU、第一 GPS模块、试验电源模块、第一接线转换模块、第一A/D转换模块、第一信号调理模块及第一电压电流传感器，所述第一 GPS模块、试验电源模块、第一接线转换模块、第一 A/D转换模块分别与第一 CPU连接，第一电压电流传感器同时连接第一信号调理模块和第一接线转换模块，第一接线转换模块同时还与试验电源模块连接；
[0009]所述末端机包括第二CPU、第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块、第二信号调理模块及第二电压电流传感器，所述第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块分别与第二 CHJ连接，第二电压电流传感器同时连接第二信号调理模块和第二接线转换模块。
[0010]作为优选，所述试验电源模块为变频试验电源。
[0011 ]本发明所述线路参数双端测试方法的步骤为:
[0012](I)首端机内部的第一 CPU根据菜单设置，控制变频试验电源输出所预设的频率和试验电压或电流，完成试验电源的输出。
[0013](2)第一接线转换模块、第二接线转换模块分别接收第一 CPU和第二 CPU的测试项目指令，进行接线倒换操作。
[0014](3)首端机中的第一 CPU和末端机中的第二 CPU分别接收第一 GPS模块和第二 GPS模块提供的时间数据和秒脉冲，通过软件预约的时刻，在秒脉冲沿到来时分别启动第一 A/D转换模块和第二 A/D转换模块同时开始数据采集，得到首端和末端的电压、电流的A/D转换值。
[0015](4)数据采集完成后，第一CPU和第二CPU分别进行数据分析和处理得到各自电压、电流有效值和相位角并自动保存；
[0016](5)首端机和末端机保存的数据分别导入到上位机后，由上位机进行计算，得到输电线路的正序阻抗、正序电容、零序阻抗、零序电容、线路互感、耦合电容。
[0017]上述方案的有益效果在于:
[0018]1、能够精确检测到输电线路首端和末端的电压、电流有效值和相位角，同步精度高，为后续计算提供准确可靠的数据基础；
[0019]2、能够根据标准规定的测试方法，改换接线，得到的数据结果，通过上位机计算得到序参数和相参数，完善了测试手段。
[0020]3、利用GPS模块对首端机和末端机同步授时，能够保证两端的数据采集起始时间精确同步，精度优于100ns。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明所述线路参数双端测试系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图详细描述本发明的实施例。
[0023]如图1所示，本发明所述线路参数双端测试系统的结构包括首端机和末端机，
[0024]所述首端机包括第一CPU、第一 GPS模块、变频试验电源、第一接线转换模块、第一A/D转换模块、第一信号调理模块及第一电压电流传感器，所述第一 GPS模块、变频试验电源、第一接线转换模块、第一 A/D转换模块分别与第一 CPU连接，第一电压电流传感器同时连接第一信号调理模块和第一接线转换模块，第一接线转换模块同时还与变频试验电源连接；
[0025]所述末端机包括第二CPU、第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块、第二信号调理模块及第二电压电流传感器，所述第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块分别与第二 CHJ连接，第二电压电流传感器同时连接第二信号调理模块和第二接线转换模块。
[0026]在上述结构中，第一GPS模块和第二GPS模块分别为首端机和末端机提供时间数据和秒脉冲沿，实现双端数据的同步采集，其误差优于10ns，能够有效保证测试数据的精度，减小数据处理误差。
[0027]第一信号调理模块和第二信号调理模块用以在数据传输过程中完成数据程控放大、滤波及阻抗变换。
[0028]变频实验电源用以在接受第一CPU的频率指令和升压指令后进行试验电源的输出。
[0029]利用上述线路参数双端测试系统进行测试的方法如下:
[0030]首先，首端机内部的第一CPU根据菜单设置，控制变频试验电源输出所预设的频率和试验电压或电流，完成试验电源的输出，第一接线转换模块、第二接线转换模块分别接收第一CPU和第二CPU的测试项目指令，进行接线倒换操作。
[0031 ]然后，首端机中的第一 CPU和末端机中的第二 CPU分别接收第一 GPS模块和第二 GPS模块提供的时间数据和秒脉冲，通过软件预约的时刻，在秒脉冲沿到来时分别启动第一 A/D转换模块和第二 A/D转换模块同时开始数据采集，得到首端和末端的电压、电流的A/D转换值。数据采集完成后，第一 CHJ和第二 CPU分别进行数据分析和处理得到各自电压、电流有效值和相位角并自动保存；
[0032]最后，首端机和末端机保存的数据分别导入到上位机后，由上位机进行计算，得到输电线路的正序阻抗、正序电容、零序阻抗、零序电容、线路互感、耦合电容。根据标准规定的测试方法，还能得到自阻抗、互阻抗、相间电容、对地电容等相关参数。
[0033]采用上述测试系统和测试方法，能够有效完成长输电线路分布参数的双端异地测量，从而实现长输电线路，包括特高压交流、直流输电线路的序参数和相参数的异地同步测量，同时还能够实现在两回输电线路3个或4个变电站分布的条件下，进行线路互感和耦合电容的测试。其检测参数多，检测精度高，数据可靠，工作效率得到有效提高。
[0034]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于GPS同步的线路参数双端测试系统，其特征在于:包括首端机和末端机， 所述首端机包括第一 CPU、第一 GPS模块、试验电源模块、第一接线转换模块、第一 A/D转换模块、第一信号调理模块及第一电压电流传感器，所述第一 GPS模块、试验电源模块、第一接线转换模块、第一 A/D转换模块分别与第一 CPU连接，第一电压电流传感器同时连接第一信号调理模块和第一接线转换模块，第一接线转换模块同时还与试验电源模块连接； 所述末端机包括第二 CPU、第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块、第二信号调理模块及第二电压电流传感器，所述第二 GPS模块、第二接线转换模块、第二 A/D转换模块分别与第二 CPU连接，第二电压电流传感器同时连接第二信号调理模块和第二接线转换丰旲块。2.根据权利要求1所述的基于GPS同步的线路参数双端测试系统，其特征在于:所述试验电源模块为变频试验电源。3.一种基于GPS同步的线路参数双端测试方法，其特征在于包括如下步骤: (1)首端机内部的第一CPU根据菜单设置，控制变频试验电源输出所预设的频率和试验电压或电流，完成试验电源的输出； (2)第一接线转换模块、第二接线转换模块分别接收第一CPU和第二CHJ的测试项目指令，进行接线倒换操作； (3)首端机中的第一CPU和末端机中的第二 CPU分别接收第一 GPS模块和第二 GPS模块提供的时间数据和秒脉冲，通过软件预约的时刻，在秒脉冲沿到来时分别启动第一 A/D转换模块和第二 A/D转换模块同时开始数据采集，得到首端和末端的电压、电流的A/D转换值； (4)数据采集完成后，第一CPU和第二 CPU分别进行数据分析和处理得到各自电压、电流有效值和相位角并自动保存； (5)首端机和末端机保存的数据分别导入到上位机后，由上位机进行计算，得到输电线路的正序阻抗、正序电容、零序阻抗、零序电容、线路互感、耦合电容。
【文档编号】G01R27/04GK106093582SQ201610536531
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】程澜, 蔡成良
【申请人】武汉大洋义天科技股份有限公司