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產品介紹
1.1、概述
隨著我國電力行業的發展及新技術的應用，智能變電站成為未來變電站的發 展趨勢，并將成為智能電網中的重要組成部分。智能變電站是建立在 IEC61850 協議規范基礎上，由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建，以實現變電站 內電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。
HDJB-5000 儀器是一款手持式智能變電站光數字綜合測試儀，同時滿足智能變 電站間隔層設備（微機保護、自動裝置）、過程層設備（智能終端、合并單元） 等的報文分析及保護功能測試，完善的功能給您帶來智能變電站高效、測試新體 驗，是日常維護、檢測、調試、監控與分析設備運行狀態的必要工具。
1.2、裝置特點
1. 業內全新、高效、便捷的測試手段
替換復雜選擇輸出 SMV、GOOSE 控制塊的流程，通過選擇目標測試設備，儀 器直接輸出目標測試設備所需要的全部數據報文（IEC61850 SMV GOOSE）
2. 接口豐富規約齊備
產品具備 3 組 ST 光纖接口，3 種 LC 光纖接口，具備*擴展性。測試時IEC61850 9-2、9-1、9-2LE 由同一個光纖通道輸入，自適應數據幀格式；
3. 高精度、實時監控一次值與二次值
本系統采用高精度算法，實時監控、還原一次值與二次值
4. 功能完善，集中智能設備的全面以及兼容性測試、性能
產品功能模塊參考智能變電站測試方案進行設計，高覆蓋智能變電站運維、檢修、調試、監控等多方面使用場景
5. 穩定性好
產品可以長期穩定運行，經過 30*24 小時不間斷運行測試，硬件設計充分考 慮到各種運行條件，同時考慮到各種實驗異常情況并進行信息提示
6. 功能完備 SCD 解析軟件
SCD 解析軟件高速度解析 SCD 文件，并展示智能設備發布、訂閱塊信息，同 時具備 FTP 傳輸、SCD 檢測功能
7. 長時間續航能力
儀器具備穩定長時間續航能力，正常充滿點后，使用時間在 10 小時，滿足 長時間測試需要。
1.3、裝置特征
1.兼容多廠家的 IED 文件，支持 SCD 文件解析和檢測，并分析數據發布、訂閱 信息，簡化測試過程
2.支持 IEC61850-9-1/2、IEC60044-7/8(FT3 和 FT3 擴展) 、GOOSE、IRIG-B、 IEEE1588 等標準規約，可接入智能變電站過程層、間隔層之間任意網絡節點、 設備收發報文
3.數量多的對外接口,3 對 ST 接口（SFP）,3 個 LC 接口，1 個電網口，同時 具備 wifi 模塊用以滿足用戶和保護邏輯驗證的多種需求
4.支持 SMV、GOOSE、IRIG-B、IEEE1588 報文監測，可對報文進行異常統計。 具備遙信、遙測量監測功能，遙測量采用表格、序量等方式進行監測
5.具備 GPS 校時信號輸出功能（IRIG-B）,以進行設備校時測試
6.支持 IEC60044-7/8(FT3)采樣值報文收發功能，可選 2.5Mbps、5Mbps、10Mbps傳輸波特率
7.支持多種 SMV 報文采樣率設置，支持 GOOSE 心跳報文與變位報文間隔時間設 置
8.支持 IRIG-B 以及 IEEE 1588 對時方式，提供時間同步以及查看時鐘源時間 功能
9.支持測試光數字電壓、電流互感器、變壓器的極性測試
10.大屏幕圖形彩色液晶顯示、直觀友好的界面菜單，模塊化的操作屬性配置， 信息詳細直觀、按鍵操作方便易用
1.4、裝置技術參數
在額定 50Hz 的情況下，采樣值 SV 電壓測量精度優于 0.001%，相位精度優于0.001°;
采樣值 SV 電流精度優于 0.001%，相位精度優于 0.001°
接收 GOOSE 事件分辨率≤100us
畫面響應時間<100ms
遙測響應相應時間<100ms
遙信變位響應時間<100ms
頻率精度≤0.02Hz
實時監控刷新時間≤20ms
智能設備平均*時間（MTBF）≥100000 小時
系統平均*時間（MTBF）≥50000 小時
光口數量：3 對 LC 光口，3 組 ST 光口
光口參數值：LC 光口 1310nm ，ST 光口 850nm
裝置功耗：7.5w
裝置電源：8000Ma.H*3.7V*3
1.5、裝置執行標準
DL/T 860 系列標準《變電站通信網絡和系統》（即 IEC61850 系列標準）
DL/T 624-1997《繼電保護微機型實驗裝置技術條件》
GB/T20840.8-2007《互感器 第八部分：電子式電流互感器》
IEC62195《電力系統控制與相關通信 電力市場的通信》
IEC62210《數據與通信安全》
1.6、裝置工作環境
1、運行溫度：戶內安裝 ，環境溫度－25℃～＋70℃；
2、環境濕度：空氣相對濕度不大于 100％（熱帶雨林高濕熱鹽霧氣候，非凝露）；
3、高度：海撥高度不大于 4000 米；
4、大氣壓力：86～108kPa；
5、溫差：日氣溫大變化 40℃；
6、抗震能力：水平加速度不大于 0.4g，垂直加速度不大于 0.2g；
1.7、電磁兼容性
本儀器會運行于各種電壓等級變電站中，由于其電磁環境非常惡劣，故設備 要具備較強的可靠性及電磁兼容性，下面是對系統電磁兼容性的要求：
1.IEC255-21-1 《3 級高頻干擾試驗：2.5KV（1MHz/400KHz）》
2.IEC255-21-4 《快速瞬變干擾試驗》
3.IEC61000-4-2 《靜電放電抗干擾度試驗：3 級》
4.IEC61000-4-3 《輻射電磁場抗干擾度試驗：3 級》
5.IEC61000-4-4 《快速瞬變電脈沖群抗干擾度試驗：4 級》
6.IEC61000-4-5 《沖擊（浪涌）抗干擾度試驗》
7.IEC61000-4-6 《電磁場感應的傳導擾抗擾度試驗》
8.IEC61000-4-8 《工頻磁場的抗擾度試驗》
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羅氏線圈基本知識
羅格夫斯基線圈（Rogowski coils），簡稱羅氏線圈，又被稱為磁位計，早被用于磁路的測量。一般情況下羅氏線圈為圓形或矩形，線圈骨架可以選擇空心或磁性骨架，導線均勻繞制在骨架上。羅氏線圈的結構示意圖如圖 5-1所示。
5-1 羅氏線圈結構示意圖
羅氏線圈的原邊為流過被測電流的導體，副邊為多匝線圈。當有交變的電流流過穿過線圈中心的導體時，會產生交變的磁場。副邊線圈與被測電流產生的磁通相交鏈，整個羅氏線圈副
邊產生的磁鏈正比于導體中流過的電流大小。變化的磁鏈產生電動勢，且電動勢的大小與磁鏈的變化率成正比。令流過導體的電流為，線圈副邊感應出的電動勢為，基于安培環路定律和法拉第電磁感應定律，可由Maxwell方程[8]解得：（5-1）
其中M為羅氏線圈的互感系數。
根據羅氏線圈負載的不同，線圈可分為外積分式和自積分式[9]。外積分式羅氏線圈又稱作窄帶型電流傳感器，具有較好的抗干擾能力。當采用外積分式羅氏線圈時，為得到電流的波形，線圈的輸出通常需要經過無源RC外積分電路、由運放構成的有源外積分電路，以及數自積分電路等負載。外積分式羅氏線圈受積分電路頻率性能影響較大，測量頻率上限受到限制，一般用于測量兆赫茲以下的中低頻率電流。自積分式羅氏線圈又稱作寬帶型電流傳感器，具有相對較寬的檢測頻帶。由于其直接采用積分電阻，因此頻率響應較快，適用于測量上升時間較短的脈沖電流信號。
羅氏線圈根據其結構不同可分為撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線圈[10-11]。撓性羅氏線圈以能夠*的撓性材料作為線圈骨架，將導線均勻繞在骨架上。測量時將骨架彎曲成一個閉合的環，使通電導體沖線圈中心穿過。這種線圈使用方便，但測量精確度低、穩定性不高。剛性羅氏線圈采用剛性結構線圈骨架，在結構上更容易使得繞線能夠均勻分布，大大提高了抗外磁場干擾的能力，從而提高了測量的精確度。這種線圈的測量精確度和可靠性較高，但在實際使用中會受到現場安裝條件的限制。PCB型羅氏線圈是一種基于印刷電路板（PCB）骨架的羅氏線圈，相比傳統的羅氏線圈，其線圈密度、骨架截面積以及線圈截面與中心線的垂直程度都有極大提高，是一種高精度的羅氏線圈。這種線圈現在還處于起步階段，其實際應用還有一定的距頻局部放電檢測基本原理
用于局部放電檢測的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測范圍一般為3MHz～30MHz。由于所測量的局部放電信號是微小的高頻電流信號，傳感器需要在較寬的頻帶內有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結構[13]。使用HFCT進行局部放電檢測的等效電路圖如圖 5-2所示。其中為被測導體中流過的局部放電脈沖電流，M為被測導體與HFCT線圈之間的互感，Ls為線圈的自感，Rs為線圈的等效電阻，Cs為線圈的等效雜散電容，R為負載積分電阻，uo(t)為HFCT傳感器的輸出電壓信號。
高頻電流傳感器局部放電檢測等效電路圖
在傳感器參數滿足自積喀什市手持光數字繼電保護分析儀出廠價分條件的情況下，忽略雜散電容Cs，計算可得系統的傳遞函數為[1 （5-2）
其中N為線圈的繞線匝數。
因此，在滿足自積分條件的一段有效頻帶內，HFCT的傳遞函數是與頻率無關的常數。并且，HFCT的靈敏度與繞線匝數N成反比，與積分電阻R成正比。喀什市手持光數字繼電保護分析儀出廠價遞函數H(S)為：
（5-3）
HFCT等效電路類似于高頻小信號并聯諧振回路，采用高頻小信號并聯諧振回路理論分析可得電流傳感器的頻帶為：
下限截止頻率： （5-4）上限截止頻率： （5-5）
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