[发明专利]一种高压互感器群运行状态实时采集系统

权利要求书

1.一种高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于包括同步模块、采集模块、合并模块、输出模块；同步模块包含北斗/GPS接收模块和同步控制核心模块；

所述同步模块接收北斗/GPS信号为采集模块的多通道提供PPS脉冲以及为数据合并模块提供授时信号，同时支持多个采集系统间的实时同步采集；

所述采集模块基于A/D+FPGA+DSP架构实现对多组互感器二次输出电气模拟信号的A/D采样和特征量提取；

所述合并模块将多通道的特征量提取结果合并，并从北斗/GPS授时信号中提取绝对时间，为合并后的多组特征量结果添加时标；

所述输出模块用于向本地终端和远程终端传输采集结果，结果可用于对互感器群体运行误差的实时评估；

所述同步控制核心模块基于FPGA实现，接收PPS秒脉冲信号，并同步输出6路PPS秒脉冲信号供采集模块同步使用；

所述采集模块分为电压采集模块和电流采集模块，电压采集模块和电流采集模块皆可实现对6通道电压或电流信号的采集和处理，实现对36通道6组三相互感器运行状态的实时同步采集。

2.根据权利要求1所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述北斗/GPS接收模块具有卫星信号接收天线和卫星信号处理模块，卫星信号接收天线支持北斗/GPS信号的双模接收；卫星信号处理模块将北斗/GPS信号处理，输出PPS秒脉冲信号和含有绝对时间信息的串口信号。

3.根据权利要求1所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述电压采集模块能实现电压变换、电压采集和电压特征量提取；电压变换通过高精度小型PT将二次输出的额定电压转换成小于额定电压的小电压，电压采集模块以同步模块输出的PPS秒脉冲为采集触发，以设定的采集频率实现电压信号的模数转换，电压特征量提取通过高精度浮点DSP实现对电压采样值序列特征值的提取，能够提取信号的基波、三次谐波、五次谐波频率、幅值、相位，并根据三相结果计算电压的零序和负序不平衡度，最后将特定的结果以特定帧格式以串口形式输出到合并模块。

4.根据权利要求1所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述电流采集模块实现电流变换、电流采集和电流特征量提取，电流变换通过高精度小型CT将二次输出的额定电流转换成小于额定电流的小电流，电流采集先以高精度采样电阻对电流信号进行模拟采样，再以同步模块输出的PPS秒脉冲为采集触发，以设定的采集频率实现电流信号的模数转换，电流特征量提取通过高精度浮点DSP实现对电流采样值序列特征值的提取，能够提取信号的基波、三次谐波、五次谐波频率、幅值、相位，并根据三相结果计算电流的零序和负序不平衡度，最后将特定的结果以特定帧格式以串口形式输出到合并模块。

5.根据权利要求1所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述合并模块具有7通道的串口接收模块和合并控制核心模块。

6.根据权利要求5所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述7通道的串口接模块接收采集模块输出的采集结果和北斗/GPS接收模块输出的授时时间；所述合并控制核心同步处理采集结果和授时时间信号；将多组采集结果数据合并成一个数据帧，并从授时时间信号中提取当前绝对时间，为采集结果添加准确时标。

7.根据权利要求3或4所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述高精度浮点DSP是通过SPI通信接收FPGA发送的采样值数据报并解析，然后DSP计算通过加窗插值FFT算法计算每相信号的基波、谐波频率、幅值、相位，对三相电压/电流的基波进行处理，可求取零序电压、正序电压、负序电压，从而可得零序电压不平衡度和负序电压不平衡度；加窗插值FFT算法实施如下：

首先对时域离散采样数进行1024点4项3阶Nuttall窗加窗截断处理，将处理后的数据进行基2FFT运算，在经过求模和相角过程后可以得到信号离散的幅度谱和相位谱，然后找到幅度谱的最大谱线、以及最大谱线的左右两谱线，最后通过三谱线插值求得信号频谱的最大值点，即可求得信号基波的频率、幅值和相位。

8.根据权利要求1所述的高压互感器群运行状态实时采集系统，其特征在于，所述输出模块包含本地终端输出模块和远程终端输出模块；本地终端输出模块以串口形式将合并模块的多组采集结果输出给本地的互感器状态评估终端，在本地终端上，将实时显示、存储当前被采集三相互感器的基波、谐波、不平衡度信息，实现长时间跨度的历史运行特征的本地存储，并实时评估在运互感器的运行误差及运行风险；远程终端输出模块用于输出本地在运互感器的评估结果到远方终端，数据传输基于GPRS/LTE无线通信，传输系统两端采用电力专用数据传输单元，支持中心对多点的系统组网方式，在网络结构上实现虚拟数据专用网，实现计量中心后台系统与多个变电站稳定连接。