一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试方法及系统与流程

本发明涉及一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试方法及系统，属于电力系统变电站测试。

背景技术：

1、在新型电力系统与智能电网持续建设的行业背景下，变电站自动化、数字化改造全面推进，各类高精度继电保护、母线差动保护、方向保护装置大规模投运，电网运行对ct、pt二次回路校验的检测标准持续收紧；根据dl/t 995-2016《继电保护和电网安全自动装置检验规程》强制要求，设备投运、回路改造后必须通过一次电流、工作电压同步试验核验变比、极性与相序，300a大电流、5kv高电压等严苛试验工况成为现场常规检测场景。数字化保护装置采样精度大幅提升，仅依靠分步式、低同步精度的传统检测手段已无法匹配设备运行真实工况，市场对具备微秒级同步能力、无线模块化、一体化综合校验功能的一次通流加压测试方案需求持续攀升，高精度、轻量化、免布线的同步测试技术成为变电站运维检修领域核心发展方向。

2、当前变电站现场所使用的传统测试设备与检测方法存在多重固有缺陷，且全部缺陷均可通过本发明方案完整解决：一方面，现有检测普遍采用pt二次加压、ct一次通流分步独立测试模式，不存在统一全局时钟基准，无法同步关联一次激励信号与二次采样信号的时序关系，不能同步完成变比、极性、相序、相位差一体化校验，测试结果与设备实际带负荷运行工况存在固定时序偏差；另一方面，传统设备采用有线线缆传输控制与同步信号，变电站多间隔分布式布局下布线工作量大、部署耗时久，长距离线缆易触碰高压一次设备，存在人员绊倒、设备短路等安全隐患，即便部分分体设备搭载无线功能，也多采用卫星授时或单向无线触发同步机制，开关柜、电缆夹层等室内遮挡环境中卫星信号极易丢失、单向触发无法补偿双向无线传输时延，难以稳定实现±50μs高精度时钟同步，直接造成相位差计算误差超标，无法满足高精度向量校验需求；在一方面，市面上主流测试设备功率输出单元、信号采集单元、主控终端硬件深度耦合，无模块化拆分组合架构，不能根据单pt加压、单ct通流、三相同步通流加压等不同测试工况灵活选配硬件模块，设备适配场景单一、通用性较差，大幅提升现场设备调配与试验成本。

3、因此，亟需一种用于变电站的模块化三相一次通流加压无线同步测试方法及系统，解决现有测试方案分步试验时序不统一、有线布线风险高、无线同步精度不足、硬件适配性差的多重技术缺陷。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试方法及系统。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试方法，包括以下步骤：

4、建立无线测试手持终端与三相无线电压模块和三相无线电流模块之间的双向无线通信链路，并以无线测试手持终端为主设备，对作为从设备的三相无线电压模块和三相无线电流模块进行主从时钟初始化；

5、获取主设备发送时间戳、从设备接收时间戳、从设备发送时间戳和主设备接收时间戳，计算主从设备间的时间偏差，并据此对从设备时钟进行补偿校正，建立统一时间基准；

6、基于统一时间基准，控制从设备输出三相的一次测试信号，获取各相一次测试信号过零时刻对应的第一时间戳；同时，采集三相的二次侧采样信号，得到各相二次侧采样信号过零时刻对应的第二时间戳；

7、根据时间偏差对第一时间戳与第二时间戳进行修正，计算各相一次测试信号与二次侧采样信号的时间差，并结合预设工频频率计算实时相位差；

8、根据实时相位差判断被测回路的极性、三相相序和接线状态，并根据一次测试信号与二次侧采样信号的幅值比例确定被测回路变比。

9、优选的，所述对作为从设备的三相无线电压模块和三相无线电流模块进行主从时钟初始化包括：

10、主设备向各从设备发送第一次同步信号，从设备接收后启动本地时间计数器并记录初始计数值；

11、主设备向各从设备发送第二次同步信号，第二次同步信号中携带主设备当前全局时间计数值；

12、从设备提取全局时间计数值，并将本地时间计数器的计数值强制对齐更新为全局时间计数值，完成主从设备间的初始粗同步。

13、优选的，所述计算主从设备间的时间偏差，并据此对从设备时钟进行补偿校正包括：

14、主设备按照预设同步周期向从设备下发带有主设备发送时间戳的校正触发信号；

15、从设备记录校正触发信号的接收时间戳，并向主设备回传带有从设备发送时间戳的响应信号；

16、主设备记录响应信号的接收时间戳，并将主设备发送时间戳与主设备接收时间戳回传至从设备；

17、从设备基于主设备发送时间戳、从设备接收时间戳、从设备发送时间戳和主设备接收时间戳计算主从实时时钟偏差，并根据实时时钟偏差更新本地时间计数器，将主从设备间的时钟同步偏差控制在预设偏差阈值内。

18、优选的，所述获取各相一次测试信号过零时刻对应的第一时间戳，同时采集三相的二次侧采样信号，得到各相二次侧采样信号过零时刻对应的第二时间戳包括：

19、从设备通过内部第一硬件定时器对输出的三相一次测试电压与电流信号的过零点时刻进行捕获，生成第一时间戳并上传至主设备；

20、主设备通过电参量采集运算模块采集二次侧采样信号，并利用内部第二硬件定时器捕获二次侧采样信号的同周期过零点时刻，生成第二时间戳。

21、优选的，所述根据时间偏差对第一时间戳与第二时间戳进行修正，计算各相一次测试信号与二次侧采样信号的时间差，并结合工频频率计算实时相位差包括：

22、将第一时间戳减去第二时间戳并减去时间偏差，计算得到一次测试信号与二次侧采样信号的真实时间差；

23、将真实时间差乘以工频额定频率和周角，计算得到一次测试信号与二次侧采样信号之间的实时相位差。

24、优选的，所述根据实时相位差判断被测回路的极性、三相相序和接线状态包括：

25、将计算得到的实时相位差与预设的正常工况相位判据进行比对；

26、当实时相位差与正常工况相位判据出现反相偏离时，判定为二次设备极性接反故障；

27、当实时相位差出现相间错位偏离时，判定为二次回路相序接线错误。

28、优选的，所述根据一次测试信号与二次侧采样信号的幅值比例确定被测回路变比还包括：

29、实时计算各相一次测试信号幅值与二次侧采样信号幅值的比值，并将该比值与预设变比进行比对，完成变压器或互感器回路的变比校验；

30、将变比校验结果、极性状态、三相相序和实时相位差输出至预设人机交互显示界面并存入非易失性存储器。

31、另一方面，本发明还提出一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试系统，包括以下模块：

32、通信与初始化模块，用于建立无线测试手持终端与三相无线电压模块和三相无线电流模块之间的双向无线通信链路，并以无线测试手持终端为主设备，对作为从设备的三相无线电压模块和三相无线电流模块进行主从时钟初始化；

33、时钟同步与校正模块，用于获取主设备发送时间戳、从设备接收时间戳、从设备发送时间戳和主设备接收时间戳，计算主从设备间的时间偏差，并据此对从设备时钟进行补偿校正，建立统一时间基准；

34、测试控制与过零捕获模块，用于基于统一时间基准，控制从设备输出三相的一次测试信号，获取各相一次测试信号过零时刻对应的第一时间戳；同时，采集三相的二次侧采样信号，得到各相二次侧采样信号过零时刻对应的第二时间戳；

35、时间与相位计算模块，用于根据时间偏差对第一时间戳与第二时间戳进行修正，计算各相一次测试信号与二次侧采样信号的时间差，并结合预设工频频率计算实时相位差；

36、回路诊断与变比校验模块，用于根据实时相位差判断被测回路的极性、三相相序和接线状态，并根据一次测试信号与二次侧采样信号的幅值比例确定被测回路变比。

37、再一方面，本发明还提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的方法。

38、再一方面，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的方法。

39、本发明具有如下有益效果：

40、1、本发明提出一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试系统，通过建立主从设备双向无线通信与粗同步和四时间戳精细校正结合的时钟同步机制，摆脱了传统测试依赖现场长距离铺设测试线的束缚，消除了传输延时导致的相位测量误差，显著提升了现场测试的便利性、安全性与时钟同步精度。

41、2、本发明提出一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试系统，通过采用硬件定时器精准捕获一、二次侧信号过零时刻的时间戳，并基于时间偏差算法修正实时相位差与幅值比例，解决了变电站一、二次侧信号异步采集的难题，实现了相位和变比的高精度、实时计算。

42、3、本发明提出一种变电站的三相一次通流加压无线同步测试系统，通过将实时计算的相位差与幅值比值与预设正常工况判据自动比对，实现了对被测回路极性接反、相序错位及变比偏差等故障的智能诊断与结果自动存储，有效杜绝了人工研判误判的风险，大幅提高了变电站测试的自动化与智能化水平。