CN105021909A - 数字式电能质量监测终端的自动检测方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***，该方法包括：采集用户输入的参数信息；根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息；将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号；将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至数字式电能质量监测终端；所述的数字式电能质量监测终端对所述的检测信号进行采样，并输出MMS报文；根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。实现了对数字式电能质量分析终端的设备状态的检测，同时形成检测回路，更加智能化自动化，省去了人工记录比对的繁琐。
Description
技术领域
本发明关于电力***安全运行中的监测设备的检测技术，特别是关于电力***安全运行中的变电站用数字式电能质量监测终端的检测技术，具体的讲是一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***。
背景技术
近年来，全国各省的数字化数字式电能质量监测终端的需求与日俱增，然而由于数字化数字式电能质量监测终端的生产厂家的水平不一，生产的数字化数字式电能质量监测终端可能出现同步精度、高/低频闪变、电压暂降时间定位、多参数一致性等差异问题。
现有技术中对数字化数字式电能质量监测终端的检测基本上是在实验室由手工逐条完成，而实验室里的手工检测只能抽查或用计算机调取其中的通道数值，不能全面的检查数据包的各项指标，不能为厂商提供完整的技术报告，同时也会影响到电网终端检测数据的真实反映。
目前，国内还没有关于数字化数字式电能质量监测终端的自动检测方案，IEC标准仅仅给出了基本的测试流程图以及大概框架，并没有给出具体的检测方法。
因此，如何对数字式电能质量监测终端进行检测，提升检测效率，保证检测结果的可靠性，提高装置在现场复杂电能质量环境下测试的一致性和准确度，以实现多检、快检、优检是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端造成的不能真实反映电网终端检测数据的技术问题，本发明提供了一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***，通过发出符合要求的模拟智能变电站的数字信号到被检测设备，通过被检测的数字式电能质量分析终端传回的电能质量事件MMS报文，对其进行分析，使得检测***形成回路，与发出的原始信号进行比对，从而实现了数字式电能质量分析终端的设备状态的检测，同时形成检测回路，更加智能化自动化，省去了人工记录比对的繁琐。
本发明的目的之一是，提供一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法，包括：采集用户输入的参数信息；根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息；将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号；将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至数字式电能质量监测终端；所述的数字式电能质量监测终端对所述的检测信号进行采样，并输出MMS报文；根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
本发明的目的之一是，提供了一种数字式电能质量监测终端的自动检测***，所述的***具体包括上位机、继电保护测试仪、光电转换器以及被测的数字式电能质量监测终端，其中，所述的上位机，用于采集用户输入的参数信息，根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息，并将所述的检测信号发送至继电保护测试仪；所述的继电保护测试仪，用于将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号，并将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至所述的数字式电能质量监测终端；所述的数字式电能质量监测终端，用于对符合IEC61850-9-2要求的检测信号进行采样，并通过光电转换器将MMS报文发送至所述的上位机；所述的上位机，用于根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
本发明的有益效果在于，提供了一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***，通过发出符合要求的模拟智能变电站的数字信号到被检测设备，通过被检测的数字式电能质量分析终端传回的电能质量事件MMS报文，对其进行分析，使得检测***形成回路，与发出的原始信号进行比对，从而对被检测数字式电能质量分析终端的设备状态做出评价，不仅解决了现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端造成的不能真实反映电网终端检测数据的技术问题，而且使原来手工操作需要一天时间完成一台装置的检测工作缩短为数几个小时之内完成多台装置检测，有效解决电能质量终端检测装置检测低效率、低准确度的问题。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法的实施方式一的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法的实施方式二的流程图；
图3为图1中的步骤S102的具体流程图；
图4为图1中的步骤S103的具体流程图；
图5为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的中上位机的实施方式一的结构框图；
图7为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***中继电保护测试仪的结构框图；
图8为具体实施例中程控数字式标准源的流程图；
图9为未完全对齐时相邻信号存在干扰的示意图；
图10为未完全对齐时相邻信号不存在干扰的示意图；
图11为检测信号的时序图。
图12为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的中上位机的实施方式二的结构框图；
图13为图1中的步骤S106的具体流程图；
图14为本发明实施例的上位机中检测结果确定模块的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***，能够提高工作效率，使原来手工操作需要一天时间完成一台装置的检测工作缩短为数几个小时之内完成多台装置检测。本技术方案的开发完成将会极大地推动国内对电能质量终端检测装置检测技术的发展，有效解决电能质量终端检测装置检测低效率、低准确度的问题。
本发明提出的一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法的具体流程图如图1所示，由图1可知，在实施方式一中，所述的方法包括：
S101：采集用户输入的参数信息。
本发明提供的数字式电能质量监测终端的自动检测方法可以检测11个指标，不同的检测指标用户输入的参数信息不同，所述的参数信息包括电压、电流、频率、相角、谐波次数、电压间谐波畸变率、电压谐波畸变率、电流间谐波含量、电流谐波含量暂降幅度、暂降持续时间、波动量、闪变频率，如表1所示。
表1
在具体的实施方式中，该步骤可通过上位机来实现，由上位机采集用户输入的参数信息。
S102：根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息。图3为根据所述的参数信息生成检测信号的具体流程图，由图3可知，该步骤具体包括：
S301：根据所述的参数信息生成模拟信号；
S302：对所述的模拟信号进行离散数模转换，得到检测信号。
也即，在具体的实施方式中，上位机根据参数信息生成对应的模拟信号，对模拟信号按照IEC61850-9-2要求进行80点/周波、200点/周波、256点/周波的离散数模转换，以float数据类型存储在.dat文件中对采样值进行传输。有效位数为六位。上位机根据用户所需要的通道个数，建立对应的通道映射关系，规定好采样值控制块标识SVID(由合并单元模型中的逻辑设备名、逻辑节点名和控制名级联组成)、应用表识APPID、物理地址MAC的参数。通过RJ-45接口，上位机把.dat文件以及通道的映射及配置，利用TCP/IP协议写入继电保护测试仪。如图8所示。
根据所述的参数信息生成脚本信息具体如下：
步骤101中用户输入的参数信息，在上位机内部形成了一系列的脚本信息，脚本信息用于存储用户设置的参数信息，包含频率测试参数、电压电流偏差测试参数、三相不平衡测试参数、稳态谐波测试参数、采样能力测试参数、骤升暂降测试参数以及闪变和电压波动测试参数。上位机统一将单次测试的所有信号参数存为一个字符串，并且规定了环各信号参数在字符串中的存储格式，具体规定如下：
1)信号参数之间以及相邻信号参数之间用“|”分隔；
2)单个信号的内部各参数之间用“,”分隔；
3)每个信号的第一个参数存放测试类别的索引，“1”代表频率测试，“2”代表电压电流偏差测试，“3”代表三相不平衡测试，“4”代表稳态谐波测试，“5”代表采样能力测试，“6”代表骤升暂降测试，“7”代表闪变和电压波动测试等。
4)信号参数按照索引依次存放。
由图1可知，该方法还包括：
S103：将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号。图4为步骤S103的具体流程图，由图4可知，该步骤具体包括：
S401：将所述的检测信号以IEEE(电气和电子工程师协会)浮点数形式存储；
S402：确定所述检测信号的采样值；
S403：将所述采样值折算为一次值后存储至SMV(采样值)报文，所述的SMV报文即为符合IEC61850-9-2要求的检测信号。
在具体的实施方式中，该步骤可通过数字标准源(诸如继电保护测试仪)来实现，将上位机的离散数据以IEEE浮点数形式存储于DSP中，作为数字标准源计算各点采样值并折算为一次值存入SMV报文。将电流二次额定值的千分之一除以电流一次额定值得到电流通道系数，将电压二次额定值的百分之一除以电压一次额定值得到电压通道系数，SMV报文中字节对应相乘得到电压电流采样值。采样电流的采样精度为1mA，采样电压的采样精度为10mV，在数字式标准源内完成到SMV的报文转换发送至被测装置。
本发明中，所述的符合IEC61850-9-2要求的检测信号为前75％有效、后25％无效的信号，总共4分钟，主要基于如下考虑：
对于采样时间与检测信号无法对齐从而造成采样值无效的情况，如图9为未完全对齐时相邻信号存在干扰的示意图，图10为未完全对齐时相邻信号不存在干扰的示意图。测试信号前***值为零的无效信号，测试信号有效值持续时间为6-10s，图11为检测信号的时序图。
为避免相邻信号采样干扰，测试信号之间***与其完整信号等长值为零的无效信号，使得采样值有效。
由图10可得，在监测装置采样周期与数字式标准源(即继电保护测试仪)输出信号小范围错位的情况下，仍可避免相邻信号间的相互干扰，并能保证测试信号被监测装置完整的采集，从而有效地确保了采样数据的准确性和可用性，由此构造的检测序列就能实现连续信号的自动检测。
需要进一步说明的是，骤升暂降信号与电压闪变信号在电能质量监测终端中的记录方式与“3秒有效值”数据记录方式不同，是以事件作为记录。骤升暂降事件的最大持续时间为60秒，考虑到斜坡下降时间、斜坡上升时间、相邻骤升暂降间的时间间隔以及数字式标准源的程控响应时间，默认设置骤升暂降信号长度为80秒。电压闪变事件在电能质量监测装置中的记录周期是10分钟，为了保证监测装置能完整的记录下每个闪变事件，闪变信号的长度至少为20分钟，考虑到数字式标准源的程控响应时间，默认设置电压闪变信号长度为1220秒。
由图1可知，该步骤还包括：
S104：将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至数字式电能质量监测终端；
S105：所述的数字式电能质量监测终端对所述的检测信号进行采样，并输出MMS报文。即被测的电能质量监测终端，通过IEC61850协议返回给上位机，上位机里面有IEC61850客户端应用程序来解析MMS(工业制造报文的规范)报文，形成闭环***。
S106：将所述的MMS报文、脚本信息与所述的检测信号进行比对，确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。图13为步骤S106的具体流程图，由图13可知，该步骤具体包括：
S501：解析所述的MMS报文；
S502：从解析后的MMS报文中提取分钟数据；
S503：从所述的分钟数据中提取出第一个不为零的时刻，称为第一时刻；
S504：将所述的第一时刻加上4分钟，得到第二时刻；
S505：根据所述的脚本信息确定所述第二时刻对应的电能质量指标值，所述第二时刻对应的电能质量指标值即为所述数字式电能质量监测终端的测量值。
这里的电能质量指标是指，用户所做的某一项测试，比如说频率偏差测试，虽然用户设置的参数里面有电压、电流、频率，但是指标只关心频率就可以了，而不用关心电压、电流，因此指标值，就是指频率值。用户所输入的参数，在程序内部形成了一系列的脚本信息，脚本信息用于存储用户设置的测试信号参数、电能质量类别，将单次测试的所有信号参数存为一个字符串，每个信号的第一个参数存放测试类别的索引。当第一时刻找到之后，根据脚本信息，也就知道了第二个测试信号的类别，查找返回报文相应类别下的第二时刻的指标值，就是第二时刻对应的电能质量指标值。
S506：将所述的检测信号与所述的测量值进行比对，判断出所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准，生成检测结果。
也即，在具体的实施方式中，上位机返回报文进行解析。提取标准信号的分钟数据，查找电压指标的分钟数据，从第一个不为零的时刻开始，在此时刻的基础上依次加上四分钟，并提取对应的电能质量指标的值，作为某一项测试的被测装置的测量值。
得到了被测装置的测量值之后，将检测信号与所述的测量值进行比对，按照《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定的精度是监测终端记录的实际PstN值(即测量值)与标准Pst值(即检测信号)之差对标准Pst值的百分比，精度计算公式为电能质量指标值的精度为p％，数字式标准源闪变的精度为q％，修正后的误差范围为 即数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准Pst值的百分比在误差范围内，可认为数字式电能质量监测终端符合IEC标准，检测结果中即显示当前数字式电能质量监测终端符合IEC标准。
图2为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法的实施方式二的流程图，由图2可知，在实施方式二中，步骤S201至S206与实施方式一中的步骤S101至S106相同，该方法还包括：
S207：根据所述的检测结果生成检测报告。检测报告中对被测设备的精度做出了评价。
如上即为本发明提供的数字式电能质量监测终端的自动检测方法，通过发出可程控的符合要求的模拟智能变电站的数字信号到被检测设备，通过被检测的数字式电能质量分析仪传回的电能质量事件MMS报文，对其进行分析，使得检测***形成回路，与发出的原始信号进行比对，从而对被检测数字式电能质量分析仪的设备状态做出评价。这一套检测方法解决了以往发出的原始数字信号不能设置程控的缺点，同时形成检测回路，更加智能化自动化，省去了人工记录比对的繁琐。同时，在以往电能质量指标的基础上，加入了10周波，连续性的检测，可以更加全面的对设备状态做出评价。
本发明还提出一种数字式电能质量监测终端的自动检测***，图5为该***的结构框图，由图5可知，所述的***包括上位机100、继电保护测试仪200、光电转换器300以及被测的数字式电能质量监测终端400，由图5可知，本发明的检测***可以同时检测多台数字式电能质量监测终端。
其中，上位机100，用于采集用户输入的参数信息，根据所述的参数信息生成检测信号，并将所述的检测信号发送至继电保护测试仪200。
本发明提供的数字式电能质量监测终端的自动检测方法可以检测11个指标，不同的检测指标用户输入的参数信息不同，所述的参数信息包括电压、电流、频率、相角、谐波次数、电压间谐波畸变率、电压谐波畸变率、电流间谐波含量、电流谐波含量暂降幅度、暂降持续时间、波动量、闪变频率，如表1所示。
继电保护测试仪200，用于将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号，并将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至所述的数字式电能质量监测终端。在本发明的其他实施方式中，继电保护测试仪还可通过其他数字式标准源来实现。
数字式电能质量监测终端400，用于对符合IEC61850-9-2要求的检测信号进行采样，并通过光电转换器300将MMS报文发送至所述的上位机。即被测的电能质量终端将标准信号的检测结果以MMS报文的形式返还给PC主机，与原标准信号进行比对，实现闭环式操作。
所述的上位机100，还包括：
检测结果确定模块105，用于将所述的MMS报文与所述的检测信号进行比对，确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
图6为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的中上位机的结构框图，由图6可知，上位机100具体包括：
参数信息采集模块101，用于采集用户输入的参数信息；
模拟信号生成模块102，用于根据所述的参数信息生成模拟信号、脚本信息；
数模转换模块103，用于对所述的模拟信号进行离散数模转换，得到检测信号；
信号发送模块104，用于将所述的检测信号发送至继电保护测试仪。
也即，在具体的实施方式中，上位机根据参数信息生成对应的模拟信号，对模拟信号按照IEC61850-9-2要求进行80点/周波、200点/周波、256点/周波的离散数模转换，以float数据类型存储在.dat文件中对采样值进行传输。有效位数为六位。上位机根据用户所需要的通道个数，建立对应的通道映射关系，规定好采样值控制块标识SVID(由合并单元模型中的逻辑设备名、逻辑节点名和控制名级联组成)、应用表识APPID、物理地址MAC的参数。通过RJ-45接口，上位机把.dat文件以及通道的映射及配置，利用TCP/IP协议写入继电保护测试仪。如图8所示。
也即，在具体的实施方式中，上位机根据参数信息生成对应的模拟信号，对模拟信号按照IEC61850-9-2要求进行80点/周波、200点/周波、256点/周波的离散数模转换，以float数据类型存储在.dat文件中对采样值进行传输。有效位数为六位。上位机根据用户所需要的通道个数，建立对应的通道映射关系，规定好采样值控制块标识SVID(由合并单元模型中的逻辑设备名、逻辑节点名和控制名级联组成)、应用表识APPID、物理地址MAC的参数。通过RJ-45接口，上位机把.dat文件以及通道的映射及配置，利用TCP/IP协议写入继电保护测试仪。如图8所示。
根据所述的参数信息生成脚本信息具体如下：
用户输入的参数信息，在上位机内部形成了一系列的脚本信息，脚本信息用于存储用户设置的参数信息，包含频率测试参数、电压电流偏差测试参数、三相不平衡测试参数、稳态谐波测试参数、采样能力测试参数、骤升暂降测试参数以及闪变和电压波动测试参数。上位机统一将单次测试的所有信号参数存为一个字符串，并且规定了环各信号参数在字符串中的存储格式。
检测结果确定模块105，用于根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
图7为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***中继电保护测试仪的结构框图，由图7可知，继电保护测试仪200具体包括：
存储模块201，用于将所述的检测信号以IEEE浮点数形式存储；
采样值确定模块202，用于确定所述检测信号的采样值；
折算模块203，用于将所述采样值折算为一次值后存储至SMV报文，所述的SMV报文即为符合IEC61850-9-2要求的检测信号；
信号发送模块204，用于将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至所述的数字式电能质量监测终端。
继电保护测试仪将上位机的离散数据以IEEE浮点数形式存储于DSP中，作为数字标准源计算各点采样值并折算为一次值存入SMV报文。将电流二次额定值的千分之一除以电流一次额定值得到电流通道系数，将电压二次额定值的百分之一除以电压一次额定值得到电压通道系数，SMV报文中字节对应相乘得到电压电流采样值。采样电流的采样精度为1mA，采样电压的采样精度为10mV，在数字式标准源内完成到SMV的报文转换发送至被测装置。
本发明中，所述的符合IEC61850-9-2要求的检测信号为前75％有效、后25％无效的信号，总共4分钟。
图14为本发明实施例的上位机中检测结果确定模块105的结构框图，由图14可知，检测结果确定模块105具体包括：
解析单元1051，用于解析所述的MMS报文；
分钟数据提取单元1052，用于从解析后的MMS报文中提取分钟数据；
第一时刻提取单元1053，用于从所述的分钟数据中提取出第一个不为零的时刻，称为第一时刻；
第二时刻确定单元1054，用于将所述的第一时刻加上4分钟，得到第二时刻；
测量值确定单元1055，用于根据所述的脚本信息确定所述第二时刻对应的电能质量指标值，所述第二时刻对应的电能质量指标值即为所述数字式电能质量监测终端的测量值；
这里的电能质量指标是指，用户所做的某一项测试，比如说频率偏差测试，虽然用户设置的参数里面有电压、电流、频率，但是指标只关心频率就可以了，而不用关心电压、电流，因此指标值，就是指频率值。用户所输入的参数，在程序内部形成了一系列的脚本信息，脚本信息用于存储用户设置的测试信号参数、电能质量类别，将单次测试的所有信号参数存为一个字符串，每个信号的第一个参数存放测试类别的索引。当第一时刻找到之后，根据脚本信息，也就知道了第二个测试信号的类别，查找返回报文相应类别下的第二时刻的指标值，就是第二时刻对应的电能质量指标值。检测结果生成单元1056，用于将所述的检测信号与所述的测量值进行比对，判断出所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准，生成检测结果。
也即，在具体的实施方式中，上位机返回报文进行解析。提取标准信号的分钟数据，查找电压指标的分钟数据，从第一个不为零的时刻开始，在此时刻的基础上依次加上四分钟，并提取对应的电能质量指标的值，作为某一项测试的被测装置的检测值。
得到了被测装置的测量值之后，将检测信号与所述的测量值进行比对，按照《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定的精度是监测终端记录的实际PstN值(即测量值)与标准Pst值(即检测信号)之差对标准Pst值的百分比，精度计算公式为电能质量指标值的精度为p％，数字式标准源闪变的精度为q％，修正后的误差范围为 即数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准Pst值的百分比在误差范围内，可认为数字式电能质量监测终端符合IEC标准，检测结果中即显示当前数字式电能质量监测终端符合IEC标准。
图12为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的中上位机的实施方式二的结构框图，由图12可知，上位机还包括：
检测报告生成模块106，用于根据所述的检测结果生成检测报告。检测报告中对被测设备的精度做出了评价。
下面对本发明的技术方案从原理角度进行详细说明。图8为具体实施例中程控数字式标准源(继电保护测试仪)的流程图，数字式电能质量监测终端自动检测***包括：
(1)上位机。主要是计算机，是***的指挥、控制中心。在数字式电能质量监测终端自动检测平台中，PC机扮演两个角色：①将闪变、暂将、三相不平衡等电能质量检测信号进行模数转换，将离散的数字信号通过TCP/IP传给继电保护测试仪主板；②被测装置，即电能质量监测终端，通过IEC61850协议返回给PC机，PC机里面有IEC61850客户端应用程序来解析MMS报文，形成闭环***。
(2)程控仪器。包括各种程控仪器、激励源、程控开关、程控伺服***、执行元件，以及显示、打印、存储记录等器件，能完成一定的具体的测试、控制任务。在数字式电能质量监测终端自动检测***中,程控仪器就是许继DRT-802数字式继电保护测试仪，通过PC机上的测试软件控制数字式标准源DRT-802的停止、开始和关闭。
(3)总线与接口。连接控制器与各种程控仪器的通路，完成消息、命令、数据的传输与交换，包括机械接插件、插槽、电缆等。在数字式电能质量监测终端自动检测平台中，连接PC机和数字式标准源的一根网线，网口为RJ-45,而数字式电能质量监测终端通过型号为HTB-1100S的光电转换器接入PC机。
(4)测试软件。为完成测试任务而编制应用软件。例如测试程序、驱动程序等。在数字式电能质量自动检测平台中，测试软件是电能质量检测平台。
(5)被测对象。随测试任务不同，被测对象往往是千差万别，由操作人员采用非标准方式通过电缆、接插件、开关等与程控仪器、设备相连，得出测试结果。在数字式电能质量自动检测平台中，被检测设备是数字式的电能质量监测终端，如南京灿能公司的型号为PQS-883的电能质量监测终端。
下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。图5为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***的示意图，由图5可知：
数字式电能质量监测终端自动检测***以微软的.NET Framework4.0框架平台为必备运行环境，Visual Studio2010中文正式版为软件设计工具，数据库采用SQLSERVER2008R2，可在Windows7或Windows XP***下运行，具有较好的兼容性。
***平台软件主要功能包括：
启动登陆模块(进行程序的启动，用户的登录和验证以及程序的调度)；
参数设置模块(对送检单位和送检装置信息的管理操作，对脚本信息、数字式标准源信号输出状态、检测信号设置的操作)；
程控检测模块(选择检测终端和检测内容以及对通信和精度的检测)；
数据查询模块(包含精度报告和检测报告、操作日志管理即对操作日志的查询和清空)；
以下以频率偏差、电压偏差项目的检测为例进行说明。
首先，用户通过上位机设置标准的电压偏差、频率偏差信号。对于电压偏差，标准信号设置为：电压50V，频率50HZ；电压60V，频率50HZ；电压98V，频率50HZ。对于频率偏差检测，标准信号设置为：电压20V，频率47.5HZ，电流为5A。
其次，将继电保护测试仪的采样率(sample_rate)设置为80，SVID设置为XJ_DRT_MU80_01，APPID设置为16641，MAC地址为01-0C-CD-04-01-01，ASDU的个数为1，PT变比1000:1，CT变比1:1。
将以上的两个信号进行每周波80点离散，按照2.2节自动检测***信号的设计，两个信号的时间长度为三分钟，信号之间的间隔为1分钟。由于采样频率为80点/周波，即1秒4000点，一分钟240000个点，并将其封装为后缀为.dat二进制文件。
根据IEC61850-9-2LE标准，SV报文中传输的电流电压一次值，采样值在SV报文中用4个字节表示，通道系数计算方法为：
电流通道系数＝电流二次额定值*0.001/电流一次额定值
电压通道系数＝电压二次额定值*0.01/电流一次额定值
继电保护测试仪计算各采样点数值后，折算为一次值填至报文相应字节；接收方接收SV报文后，解析对应字节的数字值，乘以相同的通道系数，即可得到和继电保护测试仪理论值一样的采样值。如果发送方和接收方采样值缓存字节数一样、通道系数舍位计算方式一样，理论上可以得到误差是0的精度。
继电保护测试仪把后缀为.dat二进制文件进行9-2LE报文封装，由于ASDU的个数为1，因此一帧报文里面含有1个采样点的值，1秒就要发4000帧。
数字式的电能质量检测装置PQS-883对数字式标准源发送过来的标准信号进行电能质量指标统计，并将统计结果以MMS报文格式返回给PC，MMS报文中的电压分钟统计值如表2所示，MMS报文中的频率分钟统计值如表2所示。
表2
| 时间 | A相总电压(最大值) | B相总电压(最大值) | C相总电压(最大值) |
| 2014.2.1622:56:00 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
| 2014.2.1622:57:00 | 49.997154 | 49.996830 | 49.996834 |
| 2014.2.1622:58:00 | 49.997154 | 49.996830 | 49.996834 |
| 2014.2.1622:59:00 | 49.997154 | 49.996830 | 49.996834 |
| 2014.2.1623:00:00 | 49.997154 | 49.996830 | 49.996834 |
| 2014.2.1623:01:00 | 59.996494 | 59.996689 | 59.996685 |
| 2014.2.1623:02:00 | 59.996494 | 59.996689 | 59.996685 |
| 2014.2.1623:03:00 | 59.996494 | 59.996689 | 59.996685 |
| 2014.2.1623:04:00 | 59.996494 | 59.996689 | 59.996685 |
| 2014.2.1623:05:00 | 97.995483 | 97.995573 | 97.995628 |
| 2014.2.1623:06:00 | 97.995483 | 97.995573 | 97.995628 |
| 2014.2.1623:07:00 | 97.995483 | 97.995573 | 97.995628 |
| 2014.2.1623:08:00 | 97.995483 | 97.995573 | 97.995628 |
| 2014.2.1623:09:00 | 19.998096 | 19.998096 | 19.997929 |
| 2014.2.1623:10:00 | 19.998096 | 19.998096 | 19.997929 |
| 2014.2.1623:11:00 | 19.998096 | 19.998096 | 19.997929 |
| 2014.2.1623:12:00 | 19.998096 | 19.998096 | 19.997929 |
| 2014.2.1623:13:00 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
从表2可以看出，三个电压信号50V，60V，98V，每个信号为180秒，电能质量监测终端采样的时刻并不是从整分钟开始的，因此对于50V的电压信号，监测终端从57min开始，一直返回四分钟的值，由于57min时刻标准信号的波形并不是完整的，而是有一部分空信号，因此，我们取58min的电压值作为监测终端返回的检测值；对于60V的电压信号，监测终端从23点1min开始，我们取2min的电压值作为监测终端返回的检测值；对于98V的电压信号，监测终端从23点5min开始，我们取6min的电压值作为监测终端返回的检测值。从上面的推理可知，当我们找到第一个信号的检测值时，只需依次往下移动四分钟时间，就可以找到第二个、第三个、第四个信号的检测值，从而实现自动监测的功能。
需要说明的是，第四个信号做的是频率偏差检测，时标会变为23点09分，并从MMS报文的解析结果中找到时标加1的频率的值，作为监测终端返回的检测值。
表3
| 时间 | 频率(最大值) | 频率(最小值) | 频率(平均值) |
| 2014-02-1622:56:00 | 50.000000 | 50.000000 | 50.000000 |
| 2014-02-1622:57:00 | 50.000000 | 49.998833 | 49.999943 |
| 2014-02-1622:58:00 | 50.000000 | 49.973282 | 49.998665 |
| 2014-02-1622:59:00 | 50.000000 | 49.997349 | 49.999870 |
| 2014-02-1623:00:00 | 50.000000 | 49.979893 | 49.998997 |
| 2014-02-1623:01:00 | 50.000000 | 49.997360 | 49.999870 |
| 2014-02-1623:02:00 | 50.000000 | 49.953270 | 49.997662 |
| 2014-02-1623:03:00 | 50.000000 | 49.953270 | 49.965797 |
| 2014-02-1623:04:00 | 50.000000 | 49.997349 | 49.999870 |
| 2014-02-1623:05:00 | 50.000000 | 49.979893 | 49.998997 |
| 2014-02-1623:06:00 | 50.000000 | 50.000000 | 50.00000 |
| 2014-02-1623:07:00 | 50.000000 | 49.998833 | 49.999943 |
| 2014-02-1623:08:00 | 50.000000 | 50.000000 | 50.000000 |
| 2014-02-1623:09:00 | 50.000000 | 47.500000 | 48.582294 |
| 2014-02-1623:10:00 | 47.500004 | 47.499996 | 47.500000 |
| 2014-02-1623:11:00 | 47.500004 | 47.499996 | 47.500000 |
| 2014-02-1623:12:00 | 50.000000 | 47.500000 | 48.582294 |
| 2014-02-1623:13:00 | 50.000000 | 49.998833 | 49.999943 |
| 2014-02-1623:14:00 | 50.000000 | 50.000000 | 50.000000 |
从表3可以看出，23点09min的频率值应该为47.5HZ。经过对监测终端的分析得知，08min---09min标准信号的波形并不是完整的，而是有一部分空信号，监测终端自动认为频率为50HZ，由于一分钟的统计值取的是20个“3S有效值”的最大值，因此23点09min的频率值为50HZ，而不是47.5HZ。23点12分的频率值也应该是50HZ。监测终端返回的检测值为47.500004HZ。
●频率精度计算
《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定频率的精度为0.01Hz，数字式标准源的频率精度为0.005％，修正后的频率误差范围为
ΔfN*(1-0.005％)-0.01≤Δf≤ΔfN*(1+0.005％)+0.01
●电压偏差精度计算
电压偏差精度是监测装置记录的实际电压与标准电压之差对标准电压的百分比，精度计算公式为《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定基波电压的允许误差为0.2％，数字式标准源的电压偏差精度为0.005％，修正后的电压偏差的误差范围为
UN*(1-0.005％)*(1-0.2％)≤U≤UN*(1+0.005％)*(1+0.2％)
电流偏差精度是监测装置记录的实际电流与标准电流之差对标准电流的百分比，精度计算公式为《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定基波电流的允许误差为0.5％，数字式标准源的电流偏差精度为0.005％，修正后的电流偏差的误差范围为
IN*(1-0.005％)*(1-0.5％)≤I≤IN*(1+0.005％)*(1+0.5％)
自动生成的频率误差检测表如表4所示，自动生成的电压误差检测表如表5所示。
表4
| 测试点/Hz | 标准值fs/Hz | 显示值fx/Hz | 频率偏差/Hz | 允许范围/Hz |
| 42.5 | 42.5 | ≤0.01 | ||
| 45 | 45 | ≤0.01 | ||
| 47.5 | 47.5 | 47.5000 | 0.0000 | ≤0.01 |
| 50 | 50 | ≤0.01 | ||
| 52.5 | 52.5 | ≤0.01 | ||
| 55 | 55 | ≤0.01 | ||
| 57.5 | 57.5 | ≤0.01 |
表5
| 测试点/V | 标准值Us/V | 显示值Ux/V | 电压准确度/％ | 允许范围/％ |
| 56-1008 | 380.000 | ≤0.5 | ||
| 23-336 | 220.000 | ≤0.5 | ||
| 11-168 | 100.000 | ≤0.5 | ||
| 5.6-78 | 60.000 | 59.9965 | -0.0058 | ≤0.5 |
| 0.5rg | 50.000 | 49.9972 | -0.000056 | ≤0.5 |
| 0.6rg | 60.000 | ≤0.5 | ||
| 0.7rg | 70.000 | ≤0.5 | ||
| 0.8rg | 80.000 | ≤0.5 | ||
| 0.9rg | 98.000 | 97.9955 | -0.004592 | ≤0.5 |
| 1.0rg | 100.000 | ≤0.5 |
如上即为本发明提供的一种数字式电能质量监测终端的自动检测***，可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及各种电能质量指标的动态检测能力，方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的测试能力进行评估。
综上所述，本发明提供了一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法以及***，通过设备发出可程控的符合要求的模拟智能变电站的数字信号到被检测设备，通过被检测的数字式电能质量分析仪传回的电能质量事件MMS报文，对其进行分析，使得检测***形成回路，与发出的原始信号进行比对，从而对被检测数字式电能质量分析仪的设备状态做出评价。这一套检测方法解决了以往发出的原始数字信号不能设置程控的缺点，同时形成检测回路，更加智能化自动化，省去了人工记录比对的繁琐。同时，在以往电能质量指标的基础上，加入了10周波，连续性的检测，可以更加全面的对设备状态做出评价。
本发明的技术关键点和欲保护点在于：
1、本技术方案建立的数字式电能质量监测终端自动检测***，由上位机、继电保护测试仪、被测的数字式电能质量监测终端、光电转换器四部分形成闭环。
2、本技术方案设计的自动检测***的检测信号，在监测装置采样周期与数字式标准源输出信号小范围错位的情况下，仍可避免相邻信号间的相互干扰，并能保证测试信号被监测装置完整的采集，从而有效地确保了采样数据的准确性和可用性。
3、本技术方案建立了数字式电能质量监测装置自动检测***，使原来手工操作需要一天时间完成一台装置的检测工作缩短为数几个小时之内完成多台装置检测，有效解决电能质量终端检测装置检测低效率、低准确度的问题。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个***的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种数字式电能质量监测终端的自动检测方法，其特征是，所述的方法具体包括：
采集用户输入的参数信息；
根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息；
将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号；
将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至数字式电能质量监测终端；
所述的数字式电能质量监测终端对所述的检测信号进行采样，并输出工业制造报文的规范MMS报文；
根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的参数信息包括电压、电流、频率、相角、谐波次数、电压间谐波畸变率、电压谐波畸变率、电流间谐波含量、电流谐波含量暂降幅度、暂降持续时间、波动量、闪变频率；所述的符合IEC61850-9-2要求的检测信号为前75％有效、后25％无效的信号，总共4分钟。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，根据所述的参数信息生成检测信号具体包括：
根据所述的参数信息生成模拟信号；
对所述的模拟信号进行离散数模转换，得到检测信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，将所述的检测信号进行格式转换，得到符合IEC61850-9-2要求的检测信号具体包括：
将所述的检测信号以电气和电子工程师协会IEEE浮点数形式存储；
确定所述检测信号的采样值；
将所述采样值折算为一次值后存储至采样值SMV报文，所述的SMV报文即为符合IEC61850-9-2要求的检测信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果具体包括：
解析所述的MMS报文；
从解析后的MMS报文中提取分钟数据；
从所述的分钟数据中提取出第一个不为零的时刻，称为第一时刻；
将所述的第一时刻加上4分钟，得到第二时刻；
根据所述的脚本信息确定所述第二时刻对应的电能质量指标值，所述第二时刻对应的电能质量指标值即为所述数字式电能质量监测终端的测量值；
将所述的检测信号与所述的测量值进行比对，判断出所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准，生成检测结果。
6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征是，在确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果之后，所述的方法还包括：
根据所述的检测结果生成检测报告。
7.一种数字式电能质量监测终端的自动检测***，其特征是，所述的***具体包括上位机、继电保护测试仪、光电转换器以及被测的数字式电能质量监测终端，
其中，所述的上位机，用于采集用户输入的参数信息，根据所述的参数信息生成检测信号、脚本信息，并将所述的检测信号发送至继电保护测试仪；
所述的继电保护测试仪，用于将所述的检测信号进行格式转换，得到符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的检测信号，并将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至所述的数字式电能质量监测终端；
所述的数字式电能质量监测终端，用于对符合IEC61850-9-2要求的检测信号进行采样，并通过光电转换器将工业制造报文的规范MMS报文发送至所述的上位机；
所述的上位机，用于根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
8.根据权利要求7所述的***，其特征是，所述的参数信息包括电压、电流、频率、相角、谐波次数、电压间谐波畸变率、电压谐波畸变率、电流间谐波含量、电流谐波含量暂降幅度、暂降持续时间、波动量、闪变频率；所述的符合IEC61850-9-2要求的检测信号为前75％有效、后25％无效的信号，总共4分钟。
9.根据权利要求8所述的***，其特征是，所述的上位机具体包括：
参数信息采集模块，用于采集用户输入的参数信息；
模拟信号生成模块，用于根据所述的参数信息生成模拟信号、脚本信息；
数模转换模块，用于对所述的模拟信号进行离散数模转换，得到检测信号；
信号发送模块，用于将所述的检测信号发送至继电保护测试仪；
检测结果确定模块，用于根据所述的MMS报文、脚本信息以及所述的检测信号确定出所述数字式电能质量监测终端的检测结果。
10.根据权利要求9所述的***，其特征是，所述的继电保护测试仪具体包括：
存储模块，用于将所述的检测信号以电气和电子工程师协会IEEE浮点数形式存储；
采样值确定模块，用于确定所述检测信号的采样值；
折算模块，用于将所述采样值折算为一次值后存储至采样值SMV报文，所述的SMV报文即为符合IEC61850-9-2要求的检测信号；
信号发送模块，用于将所述符合IEC61850-9-2要求的检测信号发送至所述的数字式电能质量监测终端。
11.根据权利要求9所述的***，其特征是，所述的检测结果确定模块具体包括：
解析单元，用于解析所述的MMS报文；
分钟数据提取单元，用于从解析后的MMS报文中提取分钟数据；
第一时刻提取单元，用于从所述的分钟数据中提取出第一个不为零的时刻，称为第一时刻；
第二时刻确定单元，用于将所述的第一时刻加上4分钟，得到第二时刻；
测量值确定单元，用于根据所述的脚本信息确定所述第二时刻对应的电能质量指标值，所述第二时刻对应的电能质量指标值即为所述数字式电能质量监测终端的测量值；
检测结果生成单元，用于将所述的检测信号与所述的测量值进行比对，判断出所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准，生成检测结果。
12.根据权利要求8或11所述的***，其特征是，所述的上位机还包括：
检测报告生成模块，用于根据所述的检测结果生成检测报告。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |