一种基于数字无线通信的远距离相位伏安表的设计.docx

一种基于数字无线通信的远距离相位伏安表的设计

一背景及意义
现有的相位伏安表可以测量电压、电流及两路电压电流之间的相位，是继电保护调试的常用工具仪表。但随着智能变电站的建设，二次设备的运行环境发生了巨大的变化，互感器二次信号就地转换成数字信号，通过网络传送到中心控制柜。在工作现场，不同的互感器二次信号的距离较远（有的超过100m），这造成二次信号之间测试极大不便，如何方便快速测量两个不同位置的二次信号量及其之间的相位就很有意义。而关于远距离测相的方案要么是采用GPS信号同步，要么就是采用专用同步脉冲线。采用GPS信号同步，硬件复杂，成本高，而且要求现场具有GPS信号；采用专用同步脉冲线要铺设专用电缆，不方便使用。针对这种情况提出了基于无线相位伏安测试仪的研制，该测试仪利用数字无线通信方式，可以测量同一个变电站内部不同的两个点之间的电压、电流及相位，实现了远距离异地点电压电流信号的同步测量，提高了现场测量的工作效率。
二测量原理
本产品的应用要求主从机测量同步，采用固定延时加软件修正的方法：主机测量前通过串行无线模块向从机发送测量预同步命令；从机接收到预启动命令后，停止当前工作，并进行测量初始化设置，完成后，通过串行无线模块应答主机预启动命令；主机接收到从机预启动应答后，发送测量启动命令，并与固定延时时间后开启主机端信号的测量；从机接收到主机测量命令后，亦与固定延时时间后开启从机端信号的测量，在串行速率固定、通信帧长固定的情况下，串行收发的时间亦固定，且可算可测，此固定时差，可通过修改从机固定延时时间长度的方法消除，从而使得与主机同一时刻启动测量。其同步测量情况如下图所示：
本产品由主从机组成，分别包括电压电流测量线路、显示器、主机处理器及串行无线收发模块，电压、电流信号通过输入端口接入各自的测量线路进行滤波、整形、放大等处理，其输出信号与处理器连接；处理器连接至显示器，用于将测量信息显示；串行无线收发模块与处理器连接，用于主从机之间进行通信。其整体构成如下图所示：
2016年8月，本测试仪在芜湖地区220kV梦溪变电站110kV线路扩建工程中现场试验测试，3个线路间隔和1个主变间隔均能顺利完成核相和测向量，平均耗时7.62分钟，相较于以往传统的牵引较长试验电缆的方法，大大减轻了工作人员的负担，提高了工作效率，从而表明本测试仪是一款十分实用的现场测试工具。借助该测试仪，保护人员极大提高了后期智能变电站的基建验收、老变电站的智能化改造验收中向量测试、核相环节的效率，实用性非常好。

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