CN105676160B - 一种电子式互感器校验仪溯源方法及*** - Google Patents
一种电子式互感器校验仪溯源方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源方法及***，方法包括：数字多用表采集模拟信号并转换为数字报文；上位机将数字报文虚拟重构后叠加误差信息，形成重构报文；报文控制器根据重构报文进行时序控制；被测电子式互感器校验仪采集模拟信号和报文控制器发送的重构报文并生成误差信息；对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取其测试误差。本发明通过将数字多用表采样数据进行虚拟重构的方式，使得其输出的数字报文与实际电子式互感器合并单元输出的报文相一致，并通过对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差，从而完成完整溯源工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子式互感器校验仪溯源测试领域，尤其涉及一种电子式互感器校验仪溯源方法及***。
背景技术
随着数字化变电站以及智能变电站的快速推广使得电子式互感器、合并单元、数字化电能表等数字化计量设备都在电力***内得到大量应用。目前，市场上已有成熟的电子式互感器校验仪产品，主要测试电子式互感器的角差、比差以及时间特性等与计量精度具有相关联的一些技术指标。
目前，国内电子式互感器校验仪的溯源主要是一种校准工作，且由传统互感器校验仪整检装置调节输出两组携带有误差信息的模拟信号，其中一组模拟信号传输至高精度板卡，另一组模拟信号传输至被测电子式互感器校验仪。高精度采集板卡采集模拟信号后将信号发送至上位机，上位机将信号按照IEC61850-9协议格式发出，传输至被测电子式互感器校验仪。被测电子式互感器校验仪分别采集传统互感器校验仪整检装置传输的模拟信号与上位机传输的数字信号后生成误差报告，将误差报告结果与传统互感器校验仪整检装置携带的误差信息进行比对，从而获取电子式互感器校验仪的整体误差。
高精度板卡采集模拟信号是一个非连续的采集过程，且上位机发出的采样值信号并不能保证其时间特性，这使得被测电子式互感器校验仪送检时必须采用特殊版本以适用这种没有时间特性且非连续的IEC61850-9协议报文，这种校准方式与现场电子式互感器合并单元所发出的数字报文具有很大出入，同时，被测电子式互感器校验仪在校准过程中引入了传统互感器整检装置自身的误差以及高精度板卡的采集误差，导致校验精度较低。目前还没有一种电子式互感器校验仪的溯源技术能够将电子式互感器校验仪的时间特性等完整测试项目纳入到溯源过程中来，并具有足够的采样精度。
发明内容
本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源方法及***，以解决现有技术中被测电子式互感器校验仪的校验精度低的技术问题。
本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源方法，所述电子式互感器校验仪溯源方法包括：
数字多用表采集可控模拟信号源发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字报文；
上位机采集所述数字报文，并将所述数字报文虚拟重构后叠加误差信息，形成重构报文，其中，所述误差信息包括幅值误差、相位误差以及延时误差；
报文控制器采集所述重构报文，并根据所述重构报文进行时序控制后发送至被测电子式互感器校验仪；
被测电子式互感器校验仪分别采集可控模拟信号源发送的模拟信号和报文控制器发送的重构报文，并根据所述模拟信号和所述报文控制器发送的重构报文生成误差信息；
对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差。
优选的，所述叠加误差信息包括：
当控制模式为连续方式且满足x≤n＜x+act时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为连续方式且满足n＜x或n≥x+act时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
当控制模式为随机方式且满足flag[n]＝1时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为随机方式且满足flag[n]≠1时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
其中，x为随机数，n为报文发送序号，act为偏移量，f为上位机软件配置的报文发送频率，t为每帧报文平均发送间隔时间对应计数值，Δt为变量Δ对应的计数值。
优选的，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括时钟跟随，所述时钟跟随包括：
控制器实时计算输入报文和输出报文的数量差值，并将所述数量差值发送至执行器；
执行器根据所述数量差值调节晶振中断计数值。
优选的，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括：将可控模拟信号源输出的大电压模拟信号转换为小电压模拟信号；将可控模拟信号源输出的大电流模拟信号转换为小电流模拟信号。
本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源***，所述电子式互感器校验仪溯源***包括：
可控模拟信号源；
分别与所述可控模拟信号源电连接的数字多用表和被测电子式互感器校验仪；
与所述数字多用表电连接的上位机；
分别与所述上位机和所述被测电子式互感器校验仪电连接的报文控制器。
优选的，所述上位机还包括：数据采集模块；与所述数据采集模块电连接的虚拟重构模块；以及，与所述虚拟重构模块电连接的误差信息叠加模块。
优选的，所述电子式互感器校验仪溯源***还包括：分别与所述可控模拟信号源电连接的高精度电流互感器和感应分压器。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提出一种电子式互感器校验仪溯源方法及***，通过将数字多用表采样数据进行虚拟重构的方式，使得其输出的数字报文与实际电子式互感器合并单元输出的报文相一致，并通过对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差，从而完成电子式互感器校验仪的完整溯源工作，解决了目前电子式互感器校验仪溯源技术中无法将电子式互感器校验仪的时间特性纳入到溯源过程的问题，实现了既能保证采样精度又具有良好的时间特性且报文完整的电子式互感器校验仪的溯源。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种电子式互感器校验仪溯源方法的方法流程图；
图2是本发明实施例中提供的时钟跟随调节器的结构示意图；
图3是本发明实施例中提供的一种电子式互感器校验仪溯源***的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
请参考图1，所示为本发明实施例中提供的一种电子式互感器校验仪溯源方法的方法流程图。
由图1可知，本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源方法，所述电子式互感器校验仪溯源方法包括：数字多用表采集可控模拟信号源发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字报文；上位机采集所述数字报文，并将所述数字报文虚拟重构后叠加误差信息，形成重构报文，其中，所述误差信息包括幅值误差、相位误差以及延时误差；报文控制器采集所述重构报文，并根据所述重构报文进行时序控制后发送至被测电子式互感器校验仪；被测电子式互感器校验仪分别采集可控模拟信号源发送的模拟信号和报文控制器发送的重构报文，并根据所述模拟信号和所述报文控制器发送的重构报文生成误差信息；对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差。
进一步，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括：将可控模拟信号源输出的大电压模拟信号转换为小电压模拟信号；将可控模拟信号源输出的大电流模拟信号转换为小电流模拟信号。
本实施例中，可控模拟信号源输出稳定模拟电流电压信号，其稳定度优于0.01％，电流信号串接，电压并接，分别接入高精度I/V转换装置、高精度V/V转换装置以及被测电子式互感器校验仪。
本实施例中高精度I/V转换采用高精度电流互感器以及取样电阻的方式来实现高精度转换，5A/2V，1A/2V，其转换精度可以达到0.01％。
高精度V/V转换采用感应分压器来实现，100V/2V，转换精度可达0.005％。
数字多用表的采集过程是非连续的，即采用秒触发的方式完成采集工作，共采集200ms数据后将数据打包，以数据报文的方式上传。上位机收到采样值数据后对数据进行虚拟重构，虚拟出整秒数据，然后再叠加上误差信息。
进一步，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括时钟跟随，所述时钟跟随包括：控制器实时计算输入报文和输出报文的数量差值，并将所述数量差值发送至执行器；执行器根据所述数量差值调节晶振中断计数值。
请参考图2，所示为本发明实施例中提供的时钟跟随调节器的结构示意图。
由图2可知，由于可控模拟信号源与报文控制器两者之间的时钟晶振准确度存在差异，为了防止报文控制器报文输出中断或者溢出,可以在报文控制器输入端和输出端建立闭环调节***，构成时钟跟随调节器。信号输入量为接收到的报文数目，输出量为发送报文数目。控制器实时计算输入和输出报文两者数目之差，并根据差值的范围控制执行器调节晶振中断计数值，实现可控模拟信号源和报文控制器两者发送节拍的一致性。
进一步，所述叠加误差信息包括：叠加幅值误差信息和相位误差信息：
设原信号：U(n)＝Um sin(ωnTs)
若输出信号与原信号幅值相差Ke倍，则：
U′(n)＝(1+Ke)Um sin(ωnTs)
若输出信号与原信号相位相差角度则：
其中N为每周波采样点数。
叠加延时误差包括：
设立变量Δ∈[-10,10]，定义为报文发送间隔离散值。根据上位机配置的报文发送频率f和执行器统计的单位时间内计数值count，计算出Δ对应的计数值Δt＝Δ*count/1000000，每帧报文平均发送间隔时间对应计数值t＝count/f。
当控制模式为连续方式时，通过调用基于窗口的等概率随机数抽取算法产生随机数x，当前报文发送序号n,如果x为奇数，视为负偏，即Δ为负数，如x为偶数，视为正偏。当满足x≤n＜x+act条件时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为连续方式且满足n＜x或n≥x+act时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
其中，x为随机数，n为报文发送序号，act为偏移量，f为上位机软件配置的报文发送频率，t为每帧报文平均发送间隔时间对应计数值，Δt为变量Δ对应的计数值。
当控制模式为随机方式时，生成随机数列flag[total]，按控制策略赋值。当前报文发送序号n，如果x为奇数，视为负偏，即Δ为负数，如x为偶数，视为正偏。当满足flag[n]＝1条件时，上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为随机方式且满足flag[n]≠1时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
本发明提出一种电子式互感器校验仪溯源方法，通过将数字多用表采样数据进行虚拟重构的方式，使得其输出的数字报文与实际电子式互感器合并单元输出的报文相一致，并通过对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差，从而完成电子式互感器校验仪的完整溯源工作，解决了目前电子式互感器校验仪溯源技术中无法将电子式互感器校验仪的时间特性纳入到溯源过程的问题，实现了既能保证采样精度又具有良好的时间特性且报文完整的电子式互感器校验仪的溯源。
请参考图3，所示为本发明实施例中提供的一种电子式互感器校验仪溯源***的结构示意图。
由图3可知，本发明提供一种电子式互感器校验仪溯源***，所述电子式互感器校验仪溯源***包括：
可控模拟信号源；
分别与所述可控模拟信号源电连接的数字多用表和被测电子式互感器校验仪；
与所述数字多用表电连接的上位机；
分别与所述上位机和所述被测电子式互感器校验仪电连接的报文控制器。
进一步，所述上位机还包括：数据采集模块；与所述数据采集模块电连接的虚拟重构模块；以及，与所述虚拟重构模块电连接的误差信息叠加模块。
进一步，所述电子式互感器校验仪溯源***还包括：分别与所述可控模拟信号源电连接的高精度电流互感器和感应分压器。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述电子式互感器校验仪溯源方法包括：
数字多用表采集可控模拟信号源发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字报文；
上位机采集所述数字报文，并将所述数字报文虚拟重构后叠加误差信息，形成重构报文，其中，所述误差信息包括幅值误差、相位误差以及延时误差；
所述叠加误差信息包括：
当控制模式为连续方式且满足x≤n＜x+act时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为连续方式且满足n＜x或n≥x+act时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
当控制模式为随机方式且满足flag[n]＝1时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t+Δt；
当控制模式为随机方式且满足flag[n]≠1时，则上位机发送序号参数seq和相对延时参数offset，其中，seq＝n/(f/1000)，offset＝n％(f/1000)*t；
其中，x为随机数，n为报文发送序号，act为偏移量，f为上位机软件配置的报文发送频率，t为每帧报文平均发送间隔时间对应计数值，Δt为变量Δ对应的计数值；
报文控制器采集所述重构报文，并根据所述重构报文进行时序控制后发送至被测电子式互感器校验仪；
被测电子式互感器校验仪分别采集可控模拟信号源发送的模拟信号和报文控制器发送的重构报文，并根据所述模拟信号和所述报文控制器发送的重构报文生成误差信息；
对比被测电子式互感器校验仪生成的误差信息和上位机叠加的误差信息，获取被测电子式互感器校验仪的测试误差。
2.根据权利要求1所述的电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括时钟跟随，所述时钟跟随包括：
控制器实时计算输入报文和输出报文的数量差值，并将所述数量差值发送至执行器；
执行器根据所述数量差值调节晶振中断计数值。
3.根据权利要求1所述的电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述电子式互感器校验仪溯源方法还包括：
将可控模拟信号源输出的大电压模拟信号转换为小电压模拟信号；
将可控模拟信号源输出的大电流模拟信号转换为小电流模拟信号。
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