一種智能變電站數(shù)字化電能計(jì)量平衡整站測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)仿真和測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉 及一種智能變電站數(shù)字化電能計(jì)量平衡整站測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能計(jì)量作為電力貿(mào)易結(jié)算的唯一依據(jù)，其準(zhǔn)確性和可靠性直接關(guān)系到購(gòu)售電雙 方的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)公平公正。隨著數(shù)字化變電站以及智能變電站的快速推廣，電子式互 感器、合并單元和數(shù)字化電能表等數(shù)字化計(jì)量設(shè)備在電力系統(tǒng)內(nèi)得到大量應(yīng)用。由于電子 式互感器電流電壓同步、合并單元系數(shù)配置、網(wǎng)絡(luò)傳輸丟幀誤碼以及數(shù)字化電能表參數(shù)配 置等諸多原因，使得數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行后大量出現(xiàn)電能不平衡的現(xiàn)象，而數(shù)字化 計(jì)量系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行后由于條件限制，無法進(jìn)行全面的檢查，使得所述電能不平衡現(xiàn)象稱為 困擾智能變電站計(jì)量人員的一個(gè)大難題。并且所述電能不平衡問題只能在所述數(shù)字化計(jì)量 系統(tǒng)實(shí)際投運(yùn)帶負(fù)載以后才能被發(fā)現(xiàn)，這給智能變電站數(shù)字化計(jì)量的可靠性和經(jīng)濟(jì)性帶來 了極大的隱患。
[0003]因此，在數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)投運(yùn)前的計(jì)量不平衡測(cè)試很有必要，但是在進(jìn)行計(jì)量不 平衡測(cè)時(shí)試需要針對(duì)多個(gè)間隔電表設(shè)置所有所需的多路同步數(shù)字信號(hào)源，而目前并沒有這 一類有針對(duì)性的專業(yè)設(shè)備;此外，電能表的電能量值沒有快捷可靠的通信方式送出，無法形 成快速的閉環(huán)測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種智能變電站數(shù)字化電能計(jì)量平衡整站測(cè)試系統(tǒng)及方 法，以提供一種采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)仿真測(cè)試技術(shù)、并支持?jǐn)?shù)字化電能表的電能量讀取，來解決數(shù) 字化計(jì)量系統(tǒng)在智能變電站投運(yùn)前整站電能平衡測(cè)試的問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的第一方面，提供了一種智能變電站數(shù)字化電能計(jì)量平衡整站測(cè) 試系統(tǒng)，包括上位機(jī)、控制主機(jī)、測(cè)試終端和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，其中：
[0007] 所述上位機(jī)，用于利用圖形化建模軟件建立智能變電站數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的仿真模 型，根據(jù)設(shè)定的故障對(duì)象和時(shí)序確定動(dòng)態(tài)仿真過程，同時(shí)結(jié)合建模仿真的MMS模型文件對(duì) MMS電能量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分析，其中，所述MMS電能量信息數(shù)據(jù)是由智能變電站內(nèi)數(shù)字 化電能表發(fā)出的；
[0008] 所述控制主機(jī)，與所述上位機(jī)通信連接，用于接收所述上位機(jī)建模仿真計(jì)算的智 能變電站內(nèi)各間隔采樣數(shù)據(jù)命令、并將所述采樣數(shù)據(jù)命令發(fā)送給對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試終端，還 用于與所述測(cè)試終端進(jìn)行同步對(duì)時(shí)控制；
[0009] 所述測(cè)試終端，與所述控制主機(jī)通信連接，用于根據(jù)所述采樣數(shù)據(jù)命令和相應(yīng)的 后端智能設(shè)備類型、在統(tǒng)一時(shí)域下向所述后端智能設(shè)備發(fā)送虛擬采集器采樣或9-2采樣；
[0010] 所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，與所述智能變電站內(nèi)數(shù)字化電能表通信連接，用于接收所述數(shù) 字化電能表產(chǎn)生的所述MMS電能量數(shù)據(jù)，并將所述MMS電能量數(shù)據(jù)通過所述控制主機(jī)發(fā)送給 所述上位機(jī)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述主控制機(jī)包括第一微處理器與第一FPGA芯片(Field Programmable Gate Array現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片結(jié)合的雙CPU，其中：
[0012]所述第一微處理器，用于與所述上位機(jī)數(shù)據(jù)交互控制、以及與所述測(cè)試終端同步 對(duì)時(shí)算法控制和數(shù)據(jù)交互控制；
[0013]所述第一 FPGA芯片，用于所述主控制機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘同步、以及數(shù)據(jù)處理中斷分頻。 [0014]優(yōu)選地，所述測(cè)試終端包括第二微處理器與第二FPGA芯片結(jié)合的雙CPU，其中： [0015] 所述第二微處理器，用于與所述控制主機(jī)的數(shù)據(jù)交互控制，以及處理所述控制主 機(jī)發(fā)送的同步對(duì)時(shí)信號(hào)；
[0016] 所述第二FPGA芯片，用于對(duì)所述虛擬采集器采樣或9-2采樣進(jìn)行發(fā)送編碼控制，以 及控制所述測(cè)試終端內(nèi)采樣裝置的時(shí)鐘節(jié)拍。
[0017] 優(yōu)選地，所述測(cè)試終端內(nèi)設(shè)置有恒溫晶振，用于所述測(cè)試終端與所述控制主機(jī)之 間的同步對(duì)時(shí)信號(hào)中斷后、實(shí)現(xiàn)所述測(cè)試終端與所述控制主機(jī)的同步守時(shí)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的第二方面，提供了一種智能變電站數(shù)字化電能計(jì)量平衡整站測(cè) 試方法，包括：
[0019]上位機(jī)建立智能變電站數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的仿真模型；
[0020] 所述上位機(jī)根據(jù)設(shè)定的故障對(duì)象和時(shí)序、向控制主機(jī)發(fā)送智能變電站內(nèi)各間隔采 樣數(shù)據(jù)命令；
[0021] 所述控制主機(jī)接收所述采樣數(shù)據(jù)命令，將所述采樣數(shù)據(jù)命令發(fā)送給相應(yīng)的測(cè)試終 端；
[0022] 所述控制主機(jī)向所述測(cè)試終端發(fā)送同步對(duì)時(shí)信號(hào)，與所述測(cè)試終端進(jìn)行同步對(duì) 時(shí)；
[0023] 所述測(cè)試終端接收所述采樣數(shù)據(jù)命令，根據(jù)所述采樣數(shù)據(jù)命令中的預(yù)配置以及后 端智能設(shè)備類型，向所述后端智能設(shè)備發(fā)送虛擬采集器采樣或9-2采樣；
[0024] 通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收智能變電站內(nèi)數(shù)字化電能表產(chǎn)生的MMS電能量數(shù)據(jù)，并將所 述MMS電能量數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主控制機(jī)，所述數(shù)字化電能表與所述測(cè)試終端或所述后端智 能設(shè)備電連接；
[0025] 所述主控制機(jī)接收所述MMS電能量數(shù)據(jù)，并對(duì)所述MMS電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后 發(fā)送給所述上位機(jī)；
[0026] 所述上位機(jī)接收處理后的MMS電能數(shù)據(jù)、并進(jìn)行數(shù)字化電能計(jì)量的整站平衡分析。
[0027] 優(yōu)選地，所述控制主機(jī)向所述測(cè)試終端發(fā)送同步對(duì)時(shí)信號(hào)、與所述測(cè)試終端進(jìn)行 同步對(duì)時(shí)，包括：
[0028] 所述控制主機(jī)接收外部時(shí)鐘源或由內(nèi)部高精度晶振產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；
[0029] 根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，所述控制主機(jī)通過組播方式、并行向所述測(cè)試終端發(fā)送 所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)；
[0030] 所述測(cè)試終端接收所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)，檢測(cè)并判斷所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)的是否為有 效同步對(duì)時(shí)信號(hào)；
[0031] 當(dāng)所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)為有效同步對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)，所述測(cè)試終端判斷所述有效同步對(duì) 時(shí)信號(hào)的連續(xù)個(gè)數(shù)是否達(dá)到設(shè)定閾值；
[0032] 當(dāng)所述有效同步對(duì)時(shí)信號(hào)的連續(xù)個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，所述測(cè)試終端鎖定自身時(shí) 鐘頻率進(jìn)入主時(shí)鐘跟隨模式。
[0033] 優(yōu)選地，所述測(cè)試終端鎖定自身時(shí)鐘頻率進(jìn)入主時(shí)鐘跟隨模式，包括：
[0034] 設(shè)定所述控制主機(jī)的主時(shí)鐘和所述測(cè)試終端的從時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)延時(shí)具有對(duì)稱性，計(jì)算 出所述主時(shí)鐘到所述從時(shí)鐘的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)Delay;
[0035] 根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)延時(shí)D e 1 a y，計(jì)算出所述從時(shí)鐘與所述主時(shí)鐘之間的時(shí)間偏差 Offset；
[0036] 判斷所述時(shí)間偏差Off set是否大于或等于預(yù)設(shè)時(shí)間偏差；
[0037]當(dāng)所述時(shí)間偏差Offset大于或等于預(yù)設(shè)時(shí)間偏差時(shí)，則根據(jù)所述時(shí)間偏差Offset 對(duì)所述測(cè)試終端的從時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行修正；
[0038]當(dāng)所述時(shí)間偏差Offset小于預(yù)設(shè)時(shí)間偏差時(shí)，則鎖存當(dāng)前修正過的時(shí)間，并以所 述測(cè)試終端內(nèi)的恒溫晶振繼續(xù)守時(shí)；
[0039] 其中，
為所述同步 對(duì)時(shí)信號(hào)的準(zhǔn)確發(fā)送時(shí)間，Tsl為所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)的接收時(shí)間，Ts2為延遲-請(qǐng)求報(bào)文的發(fā) 送時(shí)間；Tm2延遲-請(qǐng)求報(bào)文的接收時(shí)間。
[0040] 優(yōu)選地，所述測(cè)試方法還包括：
[0041] 所述測(cè)試終端判斷是否在設(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)接收到所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)；
[0042] 如果所述測(cè)試終端未在設(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)接收到所述同步對(duì)時(shí)信號(hào)，則通過所述測(cè) 試終端內(nèi)的恒溫晶振及軟件算法、來保持與所述主控機(jī)的同步守時(shí)。
[0043] 優(yōu)選地，所述上位機(jī)接收處理后的MMS電能數(shù)據(jù)、并進(jìn)行數(shù)字化電能計(jì)量的整站平 衡分析，包括：
[0044] 所述上位機(jī)結(jié)合建模仿真的MMS模型文件，對(duì)處理后的MMS電能數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)解 析，獲取各電能量信息的電能量到達(dá)時(shí)刻；
[0045] 根據(jù)所述電能量到達(dá)時(shí)刻，對(duì)所述智能變電站內(nèi)不同間隔的電能量進(jìn)行同步插值 計(jì)算；