一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，包括時鐘模塊、上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊；時鐘模塊輸出的4路相同時刻的同步觸發(fā)信號分別送至上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊、電壓電流發(fā)生器模塊和待測的合并單元測試儀，采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊的信號輸出端均接合并單元測試儀；采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊均受控于上位機；采樣值發(fā)生器模塊輸出SV采樣值報文，電壓電流發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合電力電流互感器和電力電壓互感器輸出的模擬量信號。該合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)具有易于實施，操作方便且測試效率高的特點。
【專利說明】一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)測試【技術領域】，涉及一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]合并單元是運行在電力系統(tǒng)智能變電站過程層中的重要電子設備，用于采集電力電流互感器及電壓互感器二次側感應的電流模擬量及電壓模擬量或電子式互感器發(fā)出的采樣信號，并轉化為符合IEC61850-9-2規(guī)約或IEC60044-8規(guī)約的數(shù)字采樣值信號，提供給位于智能變電站間隔層的智能電子設備進行數(shù)據(jù)處理。合并單元的重要性能指標包括了采集精度、延時特性、報文抖動特性。合并單元的性能直接影響到智能變電站的安全可靠性，因此極為重要。國家對合并單元的上述性能指標在已頒布的合并單元相關技術規(guī)范中已有明確要求，同時規(guī)定合并單元性能的檢測工具一一即合并單元測試儀，應經(jīng)過檢驗并合格。
[0003]合并單元測試儀采集合并單元所采集的電流模擬量及電壓模擬量或采樣信號，同時采集合并單元發(fā)出的數(shù)字采樣值信號(即SV報文一一Sample Value)，對兩者進行同步比較，形成角差及幅差精度檢驗、額定延時精度檢驗、抖動精度檢驗等重要性能指標的測試結果，用于評判合并單元是否合格。但目前并無針對合并單元測試儀性能進行檢驗的現(xiàn)成測試設備，也未形成專門的針對合并單元測試儀性能的測試方法。也就是說，用未被證明合格的合并單元測試儀去檢驗合并單元的性能是不允許的。隨著合并單元測試儀在電力系統(tǒng)內大量生產(chǎn)和使用，這一矛盾越發(fā)突出。因此，提出一種可精確檢驗合并單元測試儀性能的測試系統(tǒng)是十分必要的。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，該合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)具有易于實施，操作方便且測試效率高的特點。
[0005]實用新型的技術解決方案如下:
[0006]一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，包括時鐘模塊、上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊；
[0007]時鐘模塊輸出的4路相同時刻的同步觸發(fā)信號【這4路信號，允許在載體類型上或表征方式上不相同(例如以光或以電為載體，以信號的躍變或以代碼的傳輸為表征方式等)，但表征內容是完全相同的(即時刻)?！糠謩e送至上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊、電壓電流發(fā)生器模塊和待測的合并單元測試儀，用于實現(xiàn)上述各模塊在相同的時間系中的同步運行；采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊的信號輸出端均接合并單元測試儀；
[0008]采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊均受控于上位機；采樣值發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合IEC61850規(guī)約的SV采樣值報文，電壓電流發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合電力電流互感器和電力電壓互感器輸出的模擬量信號。
[0009]【采樣值發(fā)生器模塊是在常用的光數(shù)字繼保測試儀基礎上擴展其功能，使得常用的繼保測試儀能接受上位機指令控制和時鐘同步信號；電壓電流發(fā)生器模塊是在繼保測試儀基礎上擴展其功能，使得繼保測試儀能接受上位機指令控制和時鐘同步信號?！?br> [0010]測試過程:在上位機上設置信號的特征值參數(shù)并將特征值參數(shù)傳送給采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊；該特征值參數(shù)記為設置特征值參數(shù)Ki;特征值參數(shù)包括電流信號和電壓信號的幅值、頻率、幅角和抖動偏差；
[0011 ] 在合并單元測試儀中，對采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊輸出的信號進行檢測，得到該信號的特征值參數(shù)，記為測試特征值參數(shù)K2 ;
[0012]對比Kl和K2，以驗證被測的合并單元測試儀指標是否符合要求。
[0013]同步觸發(fā)信號采用光信號或電信號。
[0014]同步觸發(fā)信號為PPS秒脈沖或IRIG-B碼時鐘信號，各路同步觸發(fā)信號之間的時間差應小于50ns。
[0015]電流電壓發(fā)生器既模擬電流互感器，也模擬電壓互感器。采樣值發(fā)生器模塊輸出SV采樣值報文，不模擬二次側行為模擬量。
[0016]SV報文的作用:SV報文即采樣值數(shù)字化傳輸信息，是智能變電站過程層與間隔層通信過程中重要的組成部分，用于交換采樣數(shù)據(jù)集的采樣值的相關模型對象和服務，本專利中SV報文以以太網(wǎng)報文為載體，將符合電力電流互感器和電力電壓互感器輸出的模擬信號傳輸給待測的合并單元測試儀。
[0017]本實用新型的測試思路是:構建一個測試系統(tǒng)，與被測的合并單元測試儀通過光纖及電線相連。測試系統(tǒng)模擬電力電流互感器和電壓互感器二次側的行為產(chǎn)生模擬量，同時模擬合并單元裝置的行為產(chǎn)生SV報文，均發(fā)送給合并單元測試儀。通過精確調整測試系統(tǒng)模擬的上述兩種設備的輸出信號的時間差和幅值差，與合并單元測試儀顯示的時間差和幅值差結果進行比較，就可以實現(xiàn)對合并單元測試儀的性能校驗。
[0018]所述時鐘模塊⑴通過第一同步信號輸出端口(11)與上位機模塊(2)相連、通過第二同步信號輸出端口(12)與采樣值發(fā)生器模塊(3)相連、通過第三同步信號輸出端口
(13)與電壓電流發(fā)生器模塊⑷相連的、通過第四同步信號輸出端(14)與被測合并單元測試儀相連；所述上位機模塊(2)通過第一數(shù)據(jù)端口(21)與采樣值發(fā)生器模塊(3)相連、通過第二數(shù)據(jù)端口(22)與電壓電流發(fā)生器模塊(4)相連；所述采樣值發(fā)生器模塊(3)通過采樣值報文發(fā)送端口(31)與被測合并單元測試儀相連；所述電壓電流發(fā)生器模塊(4)通過電流電壓信號量發(fā)生端口(41)與被測合并單元測試儀相連。采樣值發(fā)生器模塊即SV發(fā)生器模塊，電壓電流發(fā)生器模塊即VI發(fā)生器模塊。
[0019]所述時鐘模塊I用于同步觸發(fā)信號，可以輸出包括PPS秒脈沖、IRIG-B碼時鐘信號在內的多種同步信號，這些信號以電編碼或光編碼形式傳遞。所述上位機模塊2用于實現(xiàn)人機交互功能，以及將指令下發(fā)以控制采樣值發(fā)生器模塊3和電壓電流發(fā)生器模塊4工作。所述采樣值發(fā)生器模塊3用于向被測的合并單元測試儀發(fā)送包含了數(shù)字采樣值信號的SV報文，通過光纖與被測的合并單元測試儀相連。電壓電流發(fā)生器模塊4用于向被測的合并單元測試儀發(fā)送模擬量的電壓、電流信號，通過電纜與被測的合并單元測試儀相連。
[0020]所述時鐘模塊的時鐘離散度應小于1ns級，時鐘模塊本身的精度通過接收GPS或北斗衛(wèi)星全球時鐘信號以及其內置的高精度時鐘源來保證。時鐘模塊應具有至少4個信號輸出端，可供給上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊、電壓電流發(fā)生器模塊、被測的合并單元測試儀；各輸出信號之間的時間誤差應穩(wěn)定的小于±50ns。
[0021]所述采樣值發(fā)生器模塊在輸出性能和功能配置上具有靈活性，可產(chǎn)生符合輸出要求的SV報文；SV報文內容中標注的額定延時、各采樣通道幅值以及SV報文實際發(fā)出的時刻可通過接收上位機模塊的控制指令來配置，時刻精度誤差應穩(wěn)定的小于±200ns。
[0022]所述電壓電流發(fā)生器模塊應能輸出符合被測的合并單元測試儀的要求的電流、電壓模擬量信號；具有I?3路的電流通道，及I?4路的電壓通道。電流模擬量信號輸出范圍在0.1A?30A范圍內，頻率范圍在直流、50Hz交流基波?20次諧波內，其中直流信號可疊加在交流信號中；電壓模擬量信號輸出范圍在OV?150V范圍內，頻率范圍在直流、50Hz交流基波?20次諧波內，其中直流信號可疊加在交流信號中；在上述范圍內，電流、電壓模擬量信號的輸出精度應不低于0.05級。
[0023]由于電子設備在對觸發(fā)信號的響應上必然存在的延遲，因此組成本實施系統(tǒng)所選擇的上述采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊對觸發(fā)信號的響應時間特性應在O?200ns的范圍內，且保證偏差一致。
[0024]有益效果:
[0025]本實用新型的合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，是一種可對合并單元測試儀的角差和幅差、額定延時、報文抖動等重要測試性能精度進行測試的測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)與被測的合并單元測試儀通過光纖及電線相連，模擬產(chǎn)生電流電壓模擬量和采樣值報文，發(fā)送給被測的合并單元測試儀。通過精確調整測試系統(tǒng)模擬的上述輸出信號的時間差和幅值差，與被測的合并單元測試儀顯示的結果進行比較，以實現(xiàn)對被測的合并單元測試儀的性能校驗，該系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術中未對合并單元測試儀的主要性能進行有效測試的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)的總體結構框圖。
[0027]標號說明:1、時鐘模塊；2、上位機模塊；3、采樣值發(fā)生器模塊；4、電壓電流發(fā)生器模塊；11、第一同步信號輸出端口 ；12、第二同步信號輸出端口 ；13、第三同步信號輸出端口 ；14、第四同步信號輸出端口 ；21、第一數(shù)據(jù)端口 ；22、第二數(shù)據(jù)端口 ；31、SV報文發(fā)送端口 ；41、電流電壓信號量發(fā)生端口 ；

【具體實施方式】
[0028]以下將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0029]實施例1:
[0030]如圖1，一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，包括時鐘模塊、上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊；
[0031]時鐘模塊輸出的4路相同時刻的同步觸發(fā)信號【這4路信號，允許在載體類型上或表征方式上不相同(例如以光或以電為載體，以信號的躍變或以代碼的傳輸為表征方式等)，但表征內容是完全相同的(即時刻)?！糠謩e送至上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊、電壓電流發(fā)生器模塊和待測的合并單元測試儀，用于實現(xiàn)上述各模塊在相同的時間系中的同步運行；采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊的信號輸出端均接合并單元測試儀；
[0032]采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊均受控于上位機；采樣值發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合IEC61850規(guī)約的SV采樣值報文，電壓電流發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合電力電流互感器和電力電壓互感器輸出的模擬量信號。
[0033]【采樣值發(fā)生器模塊是在常用的光數(shù)字繼保測試儀基礎上擴展其功能，使得常用的繼保測試儀能接受上位機指令控制和時鐘同步信號；電壓電流發(fā)生器模塊是在繼保測試儀基礎上擴展其功能，使得繼保測試儀能接受上位機指令控制和時鐘同步信號。】
[0034]在上位機上設置信號的特征值參數(shù)并將特征值參數(shù)傳送給采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊；該特征值參數(shù)記為設置特征值參數(shù)Kl ;
[0035]特征值參數(shù)包括電流信號和電壓信號的幅值、頻率、幅角和抖動偏差；
[0036]在合并單元測試儀中，對采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊輸出的信號進行檢測，得到該信號的特征值參數(shù)，記為測試特征值參數(shù)K2 ;
[0037]對比Kl和K2，以驗證被測的合并單元測試儀指標是否符合要求。
[0038]同步觸發(fā)信號采用光信號或電信號。
[0039]同步觸發(fā)信號為PPS秒脈沖或IRIG-B碼時鐘信號，各路同步觸發(fā)信號之間的時間差應小于50ns。
[0040]電流電壓發(fā)生器既模擬電流互感器，也模擬電壓互感器。采樣值發(fā)生器模塊輸出SV采樣值報文，不模擬二次側行為模擬量。
[0041]合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)的工作過程；由上位機模塊(2)設置特征值參數(shù)，并向采樣值發(fā)生器模塊(3)和電壓電流發(fā)生器模塊(4)下達預備指令、啟動指令以及停止命令以控制測試進程；
[0042]測試步驟如下:
[0043]步驟1:連線:
[0044]用數(shù)據(jù)線通過第一數(shù)據(jù)端口(21)連接上位機模塊(2)和采樣值發(fā)生器模塊(3)，用于傳輸操作指令；
[0045]用數(shù)據(jù)線通過第二數(shù)據(jù)端口(22)連接上位機模塊(2)和電壓電流發(fā)生器模塊
(4)，用于傳輸操作指令；
[0046]用光纖跳纖或信號電線通過第一同步信號輸出端口(11)連接時鐘模塊(I)和上位機模塊(2)，用于傳輸同步時鐘信號；
[0047]用光纖跳纖或信號電線通過第二同步信號輸出端口(12)連接時鐘模塊(I)和采樣值發(fā)生器模塊(3)，用于傳輸同步時鐘信號；
[0048]用光纖跳纖或信號電線通過第三同步信號輸出端口(13)連接時鐘模塊⑴和電壓電流發(fā)生器模塊(4)，用于傳輸同步時鐘信號；
[0049]用光纖跳纖將采樣值發(fā)生器模塊(3)的SV報文發(fā)送端口(31)和被測的合并單元測試儀相連；
[0050]用電線將電壓電流發(fā)生器模塊⑷的電流電壓信號發(fā)生端口(41)與被測的合并單元測試儀相連；
[0051]用光纖跳纖通過第四同步信號輸出端口(14)連接時鐘模塊⑴和被測的合并單元測試儀，用于傳輸同步時鐘信號；
[0052]步驟2:系統(tǒng)預熱:
[0053]啟動測試系統(tǒng)各個模塊和被測的合并單元測試儀，測試系統(tǒng)預熱5?10分鐘，使其處于穩(wěn)定的準備狀態(tài)；
[0054]步驟3:設定參數(shù)及發(fā)出預備指令:
[0055]實驗操作者通過上位機模塊(2)的人機交互界面，向采樣值發(fā)生器模塊(3)和電壓電流發(fā)生器模塊(4)分別下達預備指令；預備指令用于設定電壓電流發(fā)生器模塊(4)輸出的特征值參數(shù)；電壓電流發(fā)生器模塊輸出的特征值參數(shù)包括電流模擬量或電壓模擬量的幅值、頻率、角度以及某一參數(shù)的抖動偏差；并設定采樣值發(fā)生器模塊(3)發(fā)出的SV報文采樣值通道的特征值參數(shù)；SV報文采樣值通道的特征值參數(shù)包括幅值、頻率、角度和額定延時，此時電壓電流發(fā)生器模塊(4)只接收指令，但不輸出電流或電壓模擬量；采樣值發(fā)生器模塊(3)接收指令后只發(fā)出帶設定的額定延時信息的各個采集值通道均為O的SV報文；
[0056]步驟4:啟動測試過程:
[0057]實驗操作者通過上位機模塊(2)的人機交互界面，向采樣值發(fā)生器模塊(3)和電壓電流發(fā)生器模塊(4)分別下達啟動指令；啟動指令通過下達啟動時刻，使已處于同步工作狀態(tài)的電壓電流發(fā)生器模塊(4)和采樣值發(fā)生器模塊(3)，在規(guī)定時刻同時向被測的合并單元測試儀持續(xù)發(fā)送電壓電流模擬量和帶有設定偏差的特征值參數(shù)的SV報文；
[0058]步驟5:記錄檢測結果并對結果進行驗證:
[0059]記錄被測的合并單元測試儀顯示的性能指標測試結果，性能指標測試結果包括測量電壓電流幅值、測量延時值、抖動精度測量值；將性能指標測試結果與設定特征值參數(shù)相比較，以驗證被測的合并單元測試儀指標是否符合要求；
[0060]步驟6:停止測試過程:
[0061]實驗操作者通過上位機模塊(2)的人機交互界面，向采樣值發(fā)生器模塊(3)和電壓電流發(fā)生器模塊(4)分別下達停止指令；停止指令使已處于工作狀態(tài)的電壓電流發(fā)生器模塊(4)和采樣值發(fā)生器模塊(3)停止輸出信號，恢復到測試系統(tǒng)在步驟2時所處的的準備狀態(tài)【或者說返回到步驟2，以備下次測試過程】。
[0062]上述實施例和說明中描述的是本實用新型的原理和基本構成，在實施上自然地包含了為實現(xiàn)以及完善上述原理和基本構成的功能升級和附加功能。
【權利要求】
1.一種合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，包括時鐘模塊、上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊； 時鐘模塊輸出的4路相同時刻的同步觸發(fā)信號分別送至上位機模塊、采樣值發(fā)生器模塊、電壓電流發(fā)生器模塊和待測的合并單元測試儀，用于實現(xiàn)上述各模塊在相同的時間系中的同步運行；采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊的信號輸出端均接合并單元測試儀； 采樣值發(fā)生器模塊和電壓電流發(fā)生器模塊均受控于上位機模塊；采樣值發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合IEC61850規(guī)約的SV采樣值報文，電壓電流發(fā)生器模塊輸出可被待測的合并單元測試儀接收的符合電力電流互感器和電力電壓互感器輸出的模擬量信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的合并單元測試儀的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，同步觸發(fā)信號采用光信號或電信號。
【文檔編號】G01D18/00GK204256149SQ201420681321
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】歐陽帆, 張亮峰, 陳宏 , 劉宇, 楊俊武, 許立強, 劉偉良, 臧欣, 敖非, 李輝, 劉海峰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院