CN107942280A - 一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法及*** - Google Patents
一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法，包括：利用数据处理平台产生标准正弦波表；信号处理模块对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号并发送至待测设备；当达到预设延时阈值时，利用数据处理平台对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备；待测设备在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间；根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
Description
技术领域
本发明涉及电子式互感器校验技术领域，并且更具体地，涉及一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法及***。
背景技术
智能变电站是智能电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分。随着我国智能电网建设工作的逐步推进，大量新一代智能变电站或智能化改造变电站投产运行。在这些智能变电站中，作为“电力传感器”的电子式互感器得到了大量的应用。在当前技术条件下，电子式互感器和合并单元的准确度检测***主要是采用同步法，通过标准通道和被试通道的数据对比，得到电子式互感器和合并单元的角差和比差，绝对延迟法由于无法溯源，测试结果的可信度不高。随着第三代智能变电站的试点建设，电子式互感器不配合并单元，直接采集器输出，无同步信号，通讯协议也不兼容，导致现有的检测和校准方法全部失效。
发明内容
本发明提供了一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法及***，以解决现有的检测和校准方法不准确的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用数据处理平台产生标准正弦波表，并将所述标准正弦波表发送至信号处理模块；
信号处理模块对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备；
当达到预设延时阈值时，利用数据处理平台对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备；
待测设备在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；
分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间；
根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
优选地，其中所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
优选地，其中所述信号处理模块，对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，包括：
对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
优选地，其中所述预设采集点数量阈值为800。
优选地，其中所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
优选地，其中所述方法还包括：
对绝对延迟时间的误差进行评定。
优选地，其中所述对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对绝对延迟时间进行校准的***，其特征在于，所述***包括：
数据处理平台，用于产生标准正弦波表，将所述标准正弦波表发送至信号处理模块；用于当达到预设延时阈值时，对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备；
信号处理模块，用于对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备；
待测设备，用于在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；用于分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间；
误差计算模块，用于根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
优选地，其中所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
优选地，其中所述信号处理模块包括：
数模转换单元，用于对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
信号放大单元，用于对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
优选地，其中所述预设采集点数量阈值为800。
优选地，其中所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
优选地，其中所述***还包括：
误差评定模块，用于对绝对延迟时间的误差进行评定。
优选地，其中所述误差评定模块，对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
本发明提供了一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法及***，采用现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构，精确产生延迟时间可调的模拟正弦波信号和数字正弦波信号。对电子式互感器，合并单元校验仪的绝对延迟时间进行校准，自身的误差巧妙的通过时钟标准和示波器等工具进行校准，间接的实现绝对延迟时间的量值溯源，为其合法有效的用作电能计量器具提供的技术依据。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的用于对绝对延迟时间进行校准的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的对绝对延迟时间进行校准的示意图；以及
图3为根据本发明实施方式的用于对绝对延迟时间进行校准的***300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的用于对绝对延迟时间进行测量的方法100的流程图。本申请能够用于对电子式互感器校验仪或合并单元测试仪的绝对延迟时间测量功能进行校准。如图1所示，本发明实施方式提供的用于对绝对延迟时间进行校准的方法采用现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构，精确产生延迟时间可调的模拟正弦波信号和数字采样值SV报文信号。对电子式互感器，合并单元校验仪的绝对延迟时间进行校准，自身的误差巧妙的通过时钟标准和示波器等工具进行校准，间接的实现绝对延迟时间的量值溯源，为其合法有效的用作电能计量器具提供的技术依据。本发明实施方式提供的用于对绝对延迟时间进行测量的方法100从步骤101处开始，在步骤101利用数据处理平台产生标准正弦波表，并将所述标准正弦波表发送至信号处理模块。优选地，其中所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
优选地，在步骤102信号处理模块对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
优选地，其中所述信号处理模块，对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，包括：
对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
优选地，在步骤103当达到预设延时阈值时，利用数据处理平台对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备。优选地，其中所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
优选地，在步骤104待测设备在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值。
优选地，其中所述预设采集点数量阈值为800。
优选地，在步骤105分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间。
优选地，在步骤106根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
优选地，其中所述方法还包括：对绝对延迟时间的误差进行评定。
优选地，其中所述对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
图2为根据本发明实施方式的对绝对延迟时间进行自校准的示意图。如图2所示，数据处理平台发送信号的频率能够达到100MHz，时钟的分辨率达到10ns。在对绝对延迟时间进行校准时，数据处理平台1产生标准正弦波表至信号处理模块2，其中在发送的起始时刻开始计时，并同时发出同步脉冲至示波器3。经信号处理模块2输出的标准电压电流信号经过变换后也接入示波器3，此时同步脉冲和标准电压电流的相位误差为第一时间误差。通过调整同步脉冲和标准电压电流的相位，保证同步脉冲上升沿与标准电压电流信号的上升沿过零点，并在保证同步脉冲上升沿时刻开始计时，达到预设延时阈值时数据处理平台开始发送采样值SV报文，其中，调整精度可达到纳秒级。
同步脉冲和采样值SV报文之间的时间由预设延时阈值控制，当定时器的时间达到预设延时阈值时，数据处理平台1发送采样值SV报文至报文分析工具4，通过报文分析工具4捕获0号报文波头的时标和同步信号的时标，得到同步信号与报文之间的延迟时间，即为预设延时阈值。该延迟时间可以与定时器的时间进行比对，确定测量的准确度，通常在可达到30纳秒以内，此时的同步误差记为第二时间误差。
对绝对延迟时间的误差的评定包括：
由于第一时间误差u1和第二时间误差u2不相关，绝对延迟时间的误差主要是频率抖动造成的，因此可以对第一时间误差和第二时间误差求平方平均数，即得到测量***的最大误差。然后考虑到光纤抖动u3，时钟传输抖动u4和测量装置误差u5，整体对其平方平均数后，得到整个装置的最大不确定度。
图3为根据本发明实施方式的用于对绝对延迟时间进行校准的***300的结构示意图。本申请的***能够用于对电子式互感器校验仪或合并单元测试仪的绝对延迟时间测量功能进行校准。如图3所示，本发明实施方式提供的用于对绝对延迟时间进行测量的***300包括：数据处理平台301、信号处理模块302、待测设备303和误差计算模块304。优选地，在所述数据处理平台301，产生标准正弦波表，将所述标准正弦波表发送至信号处理模块；用于当达到预设延时阈值时，对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备。优选地，其中所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
优选地，在所述信号处理模块302，对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。优选地，其中所述信号处理模块包括：
数模转换单元，用于对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
信号放大单元，用于对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
优选地，在所述待测设备303，在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；用于分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间。
优选地，在所述误差计算模块304，根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。优选地，其中所述预设采集点数量阈值为800。
优选地，其中所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
优选地，其中所述***还包括：
误差评定模块，用于对绝对延迟时间的误差进行评定。
优选地，其中所述误差评定模块，对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
本发明的实施例的用于对绝对延迟时间进行校准的***300的与本发明的另一个实施例的用于对绝对延迟时间进行校准的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (14)
1.一种用于对绝对延迟时间进行校准的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用数据处理平台产生标准正弦波表，并将所述标准正弦波表发送至信号处理模块；
信号处理模块对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备；
当达到预设延时阈值时，利用数据处理平台对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备；
待测设备在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；
分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间；
根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号处理模块，对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，包括：
对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设采集点数量阈值为800。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对绝对延迟时间的误差进行评定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
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<mn>2</mn>
<mo>,</mo>
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其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
8.一种用于对绝对延迟时间进行校准的***，其特征在于，所述***包括：
数据处理平台，用于产生标准正弦波表，将所述标准正弦波表发送至信号处理模块；用于当达到预设延时阈值时，对所述标准正弦波表进行处理，获取采样值SV报文，并将所述采样值SV报文发送至待测设备；
信号处理模块，用于对所述标准正弦波表进行处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备；
待测设备，用于在接收所述采样值SV报文的同时，进行模拟量采集，获取预设采集点数量阈值的第一采样值；用于分别对所述第一采样值和所述采样值SV报文对应的第二采样值进行快速傅氏变换FFT，获取所述第一采样值和第二采样值的相位时间差值，即绝对延迟时间；
误差计算模块，用于根据所述绝对延迟时间和预设延时阈值，确定所述待测设备的绝对延迟时间测量误差。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述数据处理平台为现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP架构。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述信号处理模块包括：
数模转换单元，用于对所述标准正弦波信号进行数模转换，获取标准正弦波模拟信号；
信号放大单元，用于对所述标准正弦波模拟信号进行功率放大变换处理，获取标准电压电流信号，并将所述标准电压电流信号发送至待测设备。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述预设采集点数量阈值为800。
12.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述待测设备为：电子式互感器校验仪或合并单元测试仪。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的***，其特征在于，所述***还包括：
误差评定模块，用于对绝对延迟时间的误差进行评定。
14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，所述误差评定模块，对绝对延迟时间的误差进行评定，包括:
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<mo>,</mo>
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其中，u1为数据处理平台发出的同步脉冲信号和信号处理模块输出的标准电压电流信号的第一时间误差；u2为报文分析模块接收的同步脉冲信号和采样值SV报文的相位时间差值与预设延迟时间阈值的第二时间误差；u3为光纤抖动误差；u4为时钟传输抖动误差；u5为测量装置误差。
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