【文章內容簡介】 圖 37 光電互感器電流壓校驗儀原理圖 電 流校驗和電壓 校驗的原理是一 樣的，唯一不同 的是標準信號取 電流標準互感器的信號而已。 軟硬件 硬件： 使用一個統(tǒng)一的硬件平臺。 軟件： 數字電能表校驗管理軟件； 數字交流采樣校驗管理軟件； 第 17 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司數字繼電保護測試軟件軟件； 光電互感器校驗軟件軟件； 其他軟件； 技術路線1 ）為 提高產品 的測量長期穩(wěn)定 性，要使用穩(wěn)定 性更好的材料以 及優(yōu)良的制造工 藝 ， 為此 ， 電壓 分 壓器 采 用 1ppm 的 金 屬氧 化 膜電 阻 分 壓， 同 時使 用 PGA205 放大器跟隨，以減小分布電容造成的相移，電流使用零磁通互感器，相關的電容均使用溫度性能更好的 CBB 電容，布線各個高壓回路相互隔離并保證有足夠的距離，降低串擾 ，PCB 對于輸入信號采用差分并行走線，減小共模干擾，以及通道串擾。 參考電壓是 2pp m 的參考電壓，測量 AD 使用24Bit 100LK SPS 8 個通道 AD,同時使用換檔來降低噪音 2 ) 為了提高設備在現場使用的可靠性采用如下措施 n 對采集前端和電源前端采取多重抗干擾措施 采用功率電阻、壓敏電阻、TVS 以及電子保護器確保傳導性干擾信號(脈沖群和 浪涌)不 會通過電 源或者采集 前端侵入敏 感脆弱器件 ，保護 CPU、AD、MEM、OP 等敏感器件n CPU 采用總線在運行中不出總線，使用內部的 RAM CPU 采用總線不出芯片方案，提高 CPU 自身抗干擾能力，由于總線在芯片內具有很強的抗干擾能力 n 多重 WatchDog 技術 n IO 保護 對于容易損壞的 IO 口全部用高集成化的貼片 TVS 統(tǒng)一保護， 3) 為提高設備無故障工作時間，要研究元件老化的規(guī)律，對設備的密封方式，溫度與濕度交互作用方式進行試驗研究，并進行如下的高可靠性設計： n 元器件選擇 對于 IC、插座等器件盡可能使用工業(yè)芯片，插座使用菲尼克斯插座。盡量使用焊接技術(因為我們電流小、振動小焊接反而比壓接可靠)。n 軟件 DEBUG 技術用于故障診斷，遠程下載用于程序更新。 n 防塵防潮 第 18 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司n n PCB 最后均要防塵防潮處理 冗余設計 無論對于 PCB 布線還是間距，以及熱設計，耐壓設計，要留于充分的余量，對于一些關鍵地方使用雙重硬件作為冗余 數據可靠性 塊數據存儲全部使用 CRC16 校驗。采用大容量的 NVRAM，對于經常需要更新的數據如電能脈沖用于 NVRAM 備份記錄，累計一段時間暫存到Flash。對于 Flash 數據的寫入進行校驗，并記錄擦寫時間，為 Flash 的健康狀態(tài)做初步檢測。文件數據可靠性使用基于 YAFFS 日記式文件系統(tǒng)原理，同時用 NVRAM 備 份 FAT 區(qū)。 4) 算法驗證 大部分的算法我們通過 Matlab 來驗證后，再在 blackf in 平臺上運行，可以節(jié)約反復調試的時間 5) 測試驗證 利用廣東電力工業(yè)局研究院的設備，和技術支持用戶技術的最終驗證，以及通過他們的驗收 主要創(chuàng)新點 2pw =Tx(t )M MAjmw t mx(t ) = C e e2MAmX (w) = 2p d (w mw )e11) 使用 可編程時鐘芯片和高性能的同步采樣 AD 實現準同步算法 設信號 的周期為 T0，最高諧波次數為 M，則基波的角頻率為 0展成復數項級數： =m= M 2，把推導得到：使用 p( t)采樣后 ，即周期信號的頻譜為δ函數。 第 19 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司N1229。x(nTS)w(nTS t0)e jw nTS1T165。229。M229。Am2W(w mw1 nws)ej (fm+jm)n=0w 185。 w1W (Dw)=Sn= 165。 m= M當，窗函數與 W（0）有偏差，同時由于選定頻率處不是窗函數旁w = w瓣的過零點，產生頻譜鄰近干擾。減小頻譜泄漏的方法是采用旁瓣弱的窗函數。 由于窗函數有過零點，在過零點處不會由于頻譜泄漏產生干擾，在原信號頻率格點處計算得到的幅值與相位才能與原信號的頻譜對應，這種情況稱為柵欄效應直接影響測量精度。 所以要提高測量準確度則必須是 1 也就是 由于我們測量的是 50Hz 左右的工頻信號 T0=50Hz，但是這個 T0 會在 45 ~ 55Hz范圍內波動，所以要滿足 T0 = nTs,就必須是 Ts 在 T0/n 的 90% ~ 110% 之內變化， 要實現這個變化我們使用可編程時鐘芯片 CY22393 其中 Fpll 可以在通過一個 8 bit 分頻器再分頻 。 我們通過這芯片可以實現 2^(7+9+1+8)的精確時間控制， 配合 DSP 算法，可以實現高精度的采樣。 第 20 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司2） 數字 量溯源 功能 模擬世界 AD 采集卡 標準電能表 24Bit 或以上 ulMeterData IO 采集卡 IEC6185091(16Bit)uiMeterData 脈沖輸出時標 M2_Ti mer 被檢網絡電能表(Meter) M1 M2 數字信號目前沒有更高一級的基準，而模擬信號確有高到 %的基準，要實現數字信號的量傳就必須要設法把它和模擬的基準聯(lián)系起來，這就需要高精度的模數轉換，本項目利用 6 個同步 24Bit 的高精度 AD，以及使用零磁通電流互感器和 1ppm 的電阻分壓器，實現了對模擬世界的精確數字化，后通過數字電能表計算電能表脈沖再和模擬的標準電能表做比對實現量傳功能。 3） 以太 網的 快速傳 送遠程 DMA 在 IEC61850 協(xié) 議中， 每個 周波的波 形采 樣點可 以高到 200點，而 一個I EC61850 的標準幀里面共有 111Byte 數字，這就要求 CPU 100uS 之內必須要把111Byte 的協(xié)議幀通過遠程 DMA 傳送到以太網芯片上，會大大提高 CPU 的負荷能力，在本項目中由于 111Byte 中需要變化就是 6 個通道的模擬量 12Byte，以及采樣計數 2 個字節(jié)共 14Byte，所以本項目在初始化時候就 111Byte 協(xié)議中不變的數據通過遠程 DMA 傳送給網卡芯片，而后只是更改 14Byte 的變化數據，再使能芯片內部當地 DMA 自動發(fā)送協(xié)議幀，這樣 CPU 由原來要傳送 111Byte變?yōu)?14Byte 大大地減低了 CPU 的負荷。 第 21 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司4） 統(tǒng)一的硬件平臺 盡管數字化校驗設備不一樣的，我們通過了軟件配置，可以實現一個硬件平臺兼容 4 個產品，這個大大減低了設計難度和工作量，同時又利于降低生產成本，提高裝置的可靠性。以及減少維護成本 5）靈活的檢定方案 運行管理軟件設有檢定方案編輯器，用戶為用戶提供任何可能的檢定點和檢定要求。 項目相關技術參照行業(yè)標準： GB191 —1990 包裝儲運指示標志 GB4793—1984 電子測量儀器安全要求 GB6592—1986 電子測量儀器誤差的一般規(guī)定 GB6593—1986 電子測量儀器檢驗規(guī)定—1986 電子測量儀器環(huán)境試驗總綱 —1986 電子測量儀器溫度試驗 —1986 電子測量儀器濕度試驗 —1986 電子測量儀器振動試驗 —1986 電子測量儀器沖擊試驗 —1986 電子測量儀器運輸試驗 I EC6185091 變電站通信網絡和系統(tǒng) DL/T 624 1997 繼電保護微機型試驗裝置技術條件 DL/T – 2006 變電站通信網絡和系統(tǒng) 第 22 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司4 項目預期目標 項目在技術進步、工藝創(chuàng)新方面可實現的預期成果 本項目在國內外均屬于開拓性、先進性的項目、暫時國內外均無相關的成套產品和總體解決方案，本項目為數字量的量值傳遞提出新方法，建立新標準，有望獲取深圳市的科技進步獎，其預期實現如下功能 數字電能表校驗 n n n n n n n n n n n 量傳功能參數設定 電能誤差檢定 附加誤差檢定 有效值檢定功率檢定 其他檢定 諧波檢定 標準偏差值測試(S 值) 打印數據表格和報表 實負荷檢定 n 靜態(tài)測試 數字繼電保護校驗 n n n n n n n n n n 故障轉換測試 重合閘測試 毫秒計時 諧波測試 差動測試 同期測試 系統(tǒng)振蕩測試 精工電流測試 低周減載測試 反時限測試 第 23 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司 數字交流采樣校驗 n n n n n n n 基本參數設定 遙測試驗、遙信試驗、 遙控試驗、 同期試驗、 期間核查、 報表管理、 光電互感器校驗 n n n n 比差檢定 角差檢定、 報表管理 測試波形顯示 項目形成的產業(yè)前景，培養(yǎng)的技術人才 項目主要應用于供電領域。主要客戶群有：供電局、電廠、電力局、研究所、高校等。在今后的 10 年內每個市縣供電局均應該配置全套的數字測試儀多套。按照全國 2000 個市縣計算，平均一年配置一套，則年需求 2000410 萬= 8 億 ，電力研究所領域、 高校也需要這樣的產品 同時可以培養(yǎng)出很多數字化變電站的技術人才，按照每個市縣 4 個檢定人員約 8000 多人。 項目對解決產業(yè)發(fā)展問題的預期貢獻本 公司的產品出 來后對推進數字 化變電站的建設 具有重要意義 ，目前數字化變電站還缺乏權威的檢驗工具，同時能夠促進電力二次設備廠家，不斷提高完善自己的產品 第 24 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司 二年期內的可考核技術指標和社會經濟效益指標。 預計在未來兩年我司會成為數字化變電站校驗領域的領頭羊和佼佼者，同時實現年銷售額不低于 2000 萬的目標。在未來兩年內和廣東電力工業(yè)局一起制定廣東省 數字電能表檢定規(guī)程，預計兩年內公司需新增員工 10 人左右 ，投入到本項目的開發(fā)和服務中去。 產品將達到如下的指標 n 模擬量精度 1. 電壓精度 電壓準確度：0. 05%RD ~ 2. 電流精度 電流準確度：0. 05%RD ~2In 3. 輸入功率測量 有功功率測量準確度： 0. 05%RG (~ 2In) PF≥ 無功功率測量準確度： 0. 1%RG (~ 2In) PF≥ 4. 相位精度 相位測量準確度：0. 02176。5. 頻率測量 頻率測量范圍： 45Hz～65Hz 頻率測量分辨率： 頻率測量準確度： 6. 功率因數測量 功率因數測量范圍： ～0～+ 功率因數測量分辨率： 功率因數測量準確度： 7. 電能測量 有功電能測量準確度： %RD (~2In) PF≥ 無功電能測量準確度： %RD (~2In) PF≥第 25 頁 XL800 系列可行性分析報告 深圳市星龍科技有限公司