专利名称：一种应用ieee1588对时功能的数字化测介损的装置和方法
技术领域：
本发明属于电力设备监测领域，具体涉及电力设备绝缘状态监测。
背景技术：
随着电力系统的电压等级越来越高，电力设备对绝缘性能的要求也越来越高。电气设备介损测量装置的时间同步是进行介损测量的基准。当前主要的数字化介质损耗的测量方法包括基于电桥平衡原理的数字化法、过零时差比较法、谐波分析法、相关函数法等等，这些方法在应用中的大多都采取本地硬对时或者多点GPS对时或者B码对时的同步方式。这些对时方式对设备本身有较高的要求，同时也无法适应智能电网统一规约的要求。针对电气设备介损测量装置采用多点GPS对时需要在不同的设备上都安装GPS装置，硬对时需要在设备上设计硬对时模块，存在B码对时过于原始等问题。中国发明专利《一种具有对时功能的配用电监测与测量装置》(申请号CN201110192968. 5)公开了一种具有对时功能的配用电监测与测量装置，该发明通过选择不同种方式实现对采样数据设定时标；使得所测量数据均带有时标。但该发明还未对数字化测介损提供解决方案。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明提供了一种基于IEEE1588对时协议的电气设备介损数字化测量装置和方法，不仅克服了上述多种介损测量方法的不足，还提高了介损测量的精度和可靠性，减少了电气设备智能改造的成本，在东北吉林四平变电站智能化改造项目中得到了有效应用。本发明的技术方案是一种具有对时功能的数字化测介损的装置，包括主工控机，电压采集单元，电流采集单，1588主时钟，被测电力一次容性设备，实验电源，电源模块和GPS时钟服务器，其特征在于所述的主工控机控制电压监测单元、电流检测单元，并利用时间同步算法保证电压监测单元与电流监测单元的同步采样。所述的电压采集单元在其内置的1588主时钟协同下完成对被测电力一次容性设备一次对地的电压信号的米集和信号转换；
所述的电流采集单在其内置的1588主时钟协同下完成对被测电力一次容性设备末屏的泄漏电流信号的采集和信号转换；
所述的1588主时钟采用IEEE1588对时从模式，内置于电压和电流监测单元中，负责电压、电流信号采集动作的启停和与系统内的时钟服务器对时；
所述的被测电力一次容性设备内置电压信号出线头；
所述的实验电源是标准的介损测量实验电源，电压等级交流10kV。其作用是施加在被测套管两端，使得被测套管处在带电状态；
所述的电源模块分别为电压监测单元、电流监测单元以及IEEE1588模块提供电力；所述的GPS时钟服务器是提供标准时钟服务的。其有益效果是适应智能电网统一规约IEC61850关于网络化测量的要求；在保证了介损测量精度的前提下，解决了介损测量需要本地硬同步的问题，实现了 IEEE1588网络对时方式在介损测量上的应用；保证介质损耗测量中电压信号与电流信号的同步时间差在亚微秒级；介损测量精度保证在O. 00021弧度。—种具有对时功能的数字化测介损的方法，其特征在于包括如下步骤
步骤一、1588主时钟分别向电压采集单元与电流采集单元的1588主时钟提供唯一准确的时钟信号；
步骤二、电压采集单元与电流采集单元的1588主时钟接收到主时钟的同步信号后会产生一个与主时钟同步的秒脉冲触发，在该秒脉冲触发使电压采集单元与电流采集单元进行采样；
步骤三、电压采集单元与电流采集单元将采集到的带有时标的电压信号与电流信号分别传送给主工控机；
步骤四、主工控机将带有时标电压信号与电流信号进行计算，获取介损值。其有益效果是适应智能电网统一规约IEC61850关于网络化测量的要求；在保证了介损测量精度的前提下，解决了介损测量需要本地硬同步的问题，实现了 IEEE1588网络对时方式在介损测量上的应用。
图I是为本发明的具有对时功能的数字化测介损装置的原理框 图2是为本发明的流程框图。
具体实施例方式附图标记说明1一主工控机；2—电压米集单兀；3—电流米集单兀；4一1588主时钟；5—被测电力一次容性设备；6—实验电源；7—电源模块；8—时钟服务器。以下结合附图和实例对本发明做进一步的详细说明。如附图I所示，一种具有对时功能的数字化测介损的装置，包括主工控机1，电压采集单元2，电流采集单3，1588主时钟4，被测电力一次容性设备5，实验电源6，电源模块7和时钟服务器8，各模块组成或功能如下
(O电源模块7
所述电源模块7，使用通用电源模块，能够提供+24V和+5V直流电压，为电压采集单元
2、电流采集单元3以及1588主时钟4提供电力。(2)实验电源6
实验电源6是标准的介损测量实验电源，电压等级交流10kV。其作用是施加在被测套管两端，使得被测套管处在带电状态。(3) 1588主时钟4与GPS时钟服务器8
与传统的同步方式比较起来，所述GPS时钟服务器8接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS卫星时间，并为1588主时钟4提供授时和校时服务。1588主时钟4采取从对时模式与GPS时钟服务器通过PTP协议，获得准确的卫星时间和对时信号，并由此对电压、电流采集单元提供采样脉冲控制信号。(4)电压采集单元2与电流采集单元3
电压采集单元2采用基于ARM架构的嵌入式系统与前端A/D转换模块为主部件，输入端并联在被测电力一次容性设备5 (内置电压信号传感器)的两端,输出端为符合IEC618509-2LE标准的SMV报文，输入采样脉冲信号受1588主时钟4控制，电压采集单元2在两次脉冲间隔内均匀采样，SMV报文内容主要为均匀采样的电压信号瞬时值。该设备主要完成对套管一次对地的电压信号的采集和信号转换，在1588主时钟4的协同下工作。电流采集单元3采用基于ARM架构的嵌入式系统与前端A/D转换模块为主部件，输入端串联在被测电力一次容性设备5(内置电流信号互感器)。输出端为电流信号瞬时值，输入采样脉冲受1588主时钟4控制，电流监测单元在两次脉冲间隔内均匀采样。该设备主 要完成对套管末屏的泄漏电流信号的采集和信号转换，在1588主时钟4的协同下工作。(5)主工控机I接收电压电流数据与计算
所述主工控机I采用研华UN0-3084工控机为主部件，内置与1588主时钟4的连线，主要实现介损系统的自检、介损测量软件计算程序和控制程序的启动以及对电压监测单元和电流监测单元信号采集的接收。然后将电压电流数据通过FFT方式计算出电压与电流信号的基波的相位差。即可得到电力变压器的介质损耗。附图2为具有对时功能的数字化测介损的方法的流程框图，包括如下步骤步骤一、GPS时钟服务器8分别向电压采集单元2与电流采集单元3的1588主时钟4提供唯一准确的时钟信号；步骤二、电压采集单元2与电流采集单元3的1588主时钟4接收到主时钟的同步信号后会产生一个与主时钟同步的秒脉冲触发，在该秒脉冲触发使电压采集单元2与电流采集单元3进行采样；步骤三、电压采集单元2与电流采集单元3将采集到的带有时标的电压信号与电流信号分别传送给主工控机I ;步骤四、主工控机I将带有时标电压信号与电流信号进行计算，获取介损值。
权利要求
1.一种具有对时功能的数字化测介损的装置，包括主工控机，电压采集单元，电流采集单，1588主时钟，被测电力一次容性设备，实验电源，电源模块和GPS时钟服务器，其特征在于所述的主工控机控制电压监测单元、电流检测单元，并利用时间同步算法保证电压监测单元与电流监测单元的同步采样。
2.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的电压采集单元在其内置的1588主时钟协同下完成对被测电力一次容性设备一次对地的电压信号的采集和信号转换。
3.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的电流采集单在其内置的1588主时钟协同下完成对被测电力一次容性设备末屏的泄漏电流信号的采集和信号转换。
4.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的1588主时钟采用IEEE1588对时从模式，内置于电压和电流监测单元中，负责电压、电流信号采集动作的启停和与系统内的时钟服务器对时。
5.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的被测电力一次容性设备内置电压信号出线头。
6.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的实验电源是标准的介损测量实验电源，电压等级交流10kV。
7.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的电源模块分别为电压监测单元、电流监测单元以及IEEE1588模块提供电力。
8.如权利要求I所述的数字化测介损的装置，其特征在于所述的GPS时钟服务器是提供标准时钟服务的。
9.一种具有对时功能的数字化测介损的方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一、1588主时钟分别向电压采集单元与电流采集单元的1588主时钟提供唯一准确的时钟信号； 步骤二、电压采集单元与电流采集单元的1588主时钟接收到主时钟的同步信号后会产生一个与主时钟同步的秒脉冲触发，在该秒脉冲触发使电压采集单元与电流采集单元进行采样； 步骤三、电压采集单元与电流采集单元将采集到的带有时标的电压信号与电流信号分别传送给主工控机； 步骤四、主工控机将带有时标电压信号与电流信号进行计算，获取介损值。
全文摘要
本发明属于电力设备监测领域，具体涉及电力设备绝缘状态监测。本发明以主工控机，电压采集单元，电流采集单，GPS时钟服务器为主，通过IEEE1588对时协议，使介损装置具有对时功能。该装置提高了介损测量的精度和可靠性，减少了电气设备智能改造的成本，在东北吉林四平变电站智能化改造项目中得到了有效应用。
文档编号G01R27/26GK102721874SQ20121017241
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者刘诣, 卢文华, 向冬冬, 张建坤, 张海龙, 张连星, 张鸿平, 李丰攀, 杜振波, 梁建伟, 王珊珊, 穆广祺, 聂德鑫, 贺细雄, 邓建钢, 顾然 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司