CN204256149U - 一种合并单元测试仪的性能测试*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种合并单元测试仪的性能测试***，包括时钟模块、上位机模块、采样值发生器模块和电压电流发生器模块；时钟模块输出的4路相同时刻的同步触发信号分别送至上位机模块、采样值发生器模块、电压电流发生器模块和待测的合并单元测试仪，采样值发生器模块和电压电流发生器模块的信号输出端均接合并单元测试仪；采样值发生器模块和电压电流发生器模块均受控于上位机；采样值发生器模块输出SV采样值报文，电压电流发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合电力电流互感器和电力电压互感器输出的模拟量信号。该合并单元测试仪的性能测试***具有易于实施，操作方便且测试效率高的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电力***测试技术领域，涉及一种合并单元测试仪的性能测试***。
背景技术
合并单元是运行在电力***智能变电站过程层中的重要电子设备，用于采集电力电流互感器及电压互感器二次侧感应的电流模拟量及电压模拟量或电子式互感器发出的采样信号，并转化为符合IEC61850-9-2规约或IEC60044-8规约的数字采样值信号，提供给位于智能变电站间隔层的智能电子设备进行数据处理。合并单元的重要性能指标包括了采集精度、延时特性、报文抖动特性。合并单元的性能直接影响到智能变电站的安全可靠性，因此极为重要。国家对合并单元的上述性能指标在已颁布的合并单元相关技术规范中已有明确要求，同时规定合并单元性能的检测工具——即合并单元测试仪，应经过检验并合格。
合并单元测试仪采集合并单元所采集的电流模拟量及电压模拟量或采样信号，同时采集合并单元发出的数字采样值信号(即SV报文——Sample Value)，对两者进行同步比较，形成角差及幅差精度检验、额定延时精度检验、抖动精度检验等重要性能指标的测试结果，用于评判合并单元是否合格。但目前并无针对合并单元测试仪性能进行检验的现成测试设备，也未形成专门的针对合并单元测试仪性能的测试方法。也就是说，用未被证明合格的合并单元测试仪去检验合并单元的性能是不允许的。随着合并单元测试仪在电力***内大量生产和使用，这一矛盾越发突出。因此，提出一种可精确检验合并单元测试仪性能的测试***是十分必要的。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种合并单元测试仪的性能测试***，该合并单元测试仪的性能测试***具有易于实施，操作方便且测试效率高的特点。
实用新型的技术解决方案如下：
一种合并单元测试仪的性能测试***，包括时钟模块、上位机模块、采样值发生器模块和电压电流发生器模块；
时钟模块输出的4路相同时刻的同步触发信号【这4路信号，允许在载体类型上或表征方式上不相同(例如以光或以电为载体，以信号的跃变或以代码的传输为表征方式等)，但表征内容是完全相同的(即时刻)。】分别送至上位机模块、采样值发生器模块、电压电流发生器模块和待测的合并单元测试仪，用于实现上述各模块在相同的时间系中的同步运行；采样值发生器模块和电压电流发生器模块的信号输出端均接合并单元测试仪；
采样值发生器模块和电压电流发生器模块均受控于上位机；采样值发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合IEC61850规约的SV采样值报文，电压电流发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合电力电流互感器和电力电压互感器输出的模拟量信号。
【采样值发生器模块是在常用的光数字继保测试仪基础上扩展其功能，使得常用的继保测试仪能接受上位机指令控制和时钟同步信号；电压电流发生器模块是在继保测试仪基础上扩展其功能，使得继保测试仪能接受上位机指令控制和时钟同步信号。】
测试过程：在上位机上设置信号的特征值参数并将特征值参数传送给采样值发生器模块和电压电流发生器模块；该特征值参数记为设置特征值参数K1；特征值参数包括电流信号和电压信号的幅值、频率、幅角和抖动偏差；
在合并单元测试仪中，对采样值发生器模块和电压电流发生器模块输出的信号进行检测，得到该信号的特征值参数，记为测试特征值参数K2；
对比K1和K2，以验证被测的合并单元测试仪指标是否符合要求。
同步触发信号采用光信号或电信号。
同步触发信号为PPS秒脉冲或IRIG-B码时钟信号，各路同步触发信号之间的时间差应小于50ns。
电流电压发生器既模拟电流互感器，也模拟电压互感器。采样值发生器模块输出SV采样值报文，不模拟二次侧行为模拟量。
SV报文的作用：SV报文即采样值数字化传输信息，是智能变电站过程层与间隔层通信过程中重要的组成部分，用于交换采样数据集的采样值的相关模型对象和服务，本专利中SV报文以以太网报文为载体，将符合电力电流互感器和电力电压互感器输出的模拟信号传输给待测的合并单元测试仪。
本实用新型的测试思路是：构建一个测试***，与被测的合并单元测试仪通过光纤及电线相连。测试***模拟电力电流互感器和电压互感器二次侧的行为产生模拟量，同时模拟合并单元装置的行为产生SV报文，均发送给合并单元测试仪。通过精确调整测试***模拟的上述两种设备的输出信号的时间差和幅值差，与合并单元测试仪显示的时间差和幅值差结果进行比较，就可以实现对合并单元测试仪的性能校验。
所述时钟模块(1)通过第一同步信号输出端口(11)与上位机模块(2)相连、通过第二同步信号输出端口(12)与采样值发生器模块(3)相连、通过第三同步信号输出端口(13)与电压电流发生器模块(4)相连的、通过第四同步信号输出端(14)与被测合并单元测试仪相连；所述上位机模块(2)通过第一数据端口(21)与采样值发生器模块(3)相连、通过第二数据端口(22)与电压电流发生器模块(4)相连；所述采样值发生器模块(3)通过采样值报文发送端口(31)与被测合并单元测试仪相连；所述电压电流发生器模块(4)通过电流电压信号量发生端口(41)与被测合并单元测试仪相连。采样值发生器模块即SV发生器模块，电压电流发生器模块即VI发生器模块。
所述时钟模块1用于同步触发信号，可以输出包括PPS秒脉冲、IRIG-B码时钟信号在内的多种同步信号，这些信号以电编码或光编码形式传递。所述上位机模块2用于实现人机交互功能，以及将指令下发以控制采样值发生器模块3和电压电流发生器模块4工作。所述采样值发生器模块3用于向被测的合并单元测试仪发送包含了数字采样值信号的SV报文，通过光纤与被测的合并单元测试仪相连。电压电流发生器模块4用于向被测的合并单元测试仪发送模拟量的电压、电流信号，通过电缆与被测的合并单元测试仪相连。
所述时钟模块的时钟离散度应小于10ns级，时钟模块本身的精度通过接收GPS或北斗卫星全球时钟信号以及其内置的高精度时钟源来保证。时钟模块应具有至少4个信号输出端，可供给上位机模块、采样值发生器模块、电压电流发生器模块、被测的合并单元测试仪；各输出信号之间的时间误差应稳定的小于±50ns。
所述采样值发生器模块在输出性能和功能配置上具有灵活性，可产生符合输出要求的SV报文；SV报文内容中标注的额定延时、各采样通道幅值以及SV报文实际发出的时刻可通过接收上位机模块的控制指令来配置，时刻精度误差应稳定的小于±200ns。
所述电压电流发生器模块应能输出符合被测的合并单元测试仪的要求的电流、电压模拟量信号；具有1～3路的电流通道，及1～4路的电压通道。电流模拟量信号输出范围在0.1A～30A范围内，频率范围在直流、50Hz交流基波～20次谐波内，其中直流信号可叠加在交流信号中；电压模拟量信号输出范围在0V～150V范围内，频率范围在直流、50Hz交流基波～20次谐波内，其中直流信号可叠加在交流信号中；在上述范围内，电流、电压模拟量信号的输出精度应不低于0.05级。
由于电子设备在对触发信号的响应上必然存在的延迟，因此组成本实施***所选择的上述采样值发生器模块和电压电流发生器模块对触发信号的响应时间特性应在0～200ns的范围内，且保证偏差一致。
有益效果：
本实用新型的合并单元测试仪的性能测试***，是一种可对合并单元测试仪的角差和幅差、额定延时、报文抖动等重要测试性能精度进行测试的测试***。测试***与被测的合并单元测试仪通过光纤及电线相连，模拟产生电流电压模拟量和采样值报文，发送给被测的合并单元测试仪。通过精确调整测试***模拟的上述输出信号的时间差和幅值差，与被测的合并单元测试仪显示的结果进行比较，以实现对被测的合并单元测试仪的性能校验，该***解决了现有技术中未对合并单元测试仪的主要性能进行有效测试的问题。
附图说明
图1为合并单元测试仪的性能测试***的总体结构框图。
标号说明：1、时钟模块；2、上位机模块；3、采样值发生器模块；4、电压电流发生器模块；11、第一同步信号输出端口；12、第二同步信号输出端口；13、第三同步信号输出端口；14、第四同步信号输出端口；21、第一数据端口；22、第二数据端口；31、SV报文发送端口；41、电流电压信号量发生端口；
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
实施例1：
如图1，一种合并单元测试仪的性能测试***，包括时钟模块、上位机模块、采样值发生器模块和电压电流发生器模块；
时钟模块输出的4路相同时刻的同步触发信号【这4路信号，允许在载体类型上或表征方式上不相同(例如以光或以电为载体，以信号的跃变或以代码的传输为表征方式等)，但表征内容是完全相同的(即时刻)。】分别送至上位机模块、采样值发生器模块、电压电流发生器模块和待测的合并单元测试仪，用于实现上述各模块在相同的时间系中的同步运行；采样值发生器模块和电压电流发生器模块的信号输出端均接合并单元测试仪；
采样值发生器模块和电压电流发生器模块均受控于上位机；采样值发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合IEC61850规约的SV采样值报文，电压电流发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合电力电流互感器和电力电压互感器输出的模拟量信号。
【采样值发生器模块是在常用的光数字继保测试仪基础上扩展其功能，使得常用的继保测试仪能接受上位机指令控制和时钟同步信号；电压电流发生器模块是在继保测试仪基础上扩展其功能，使得继保测试仪能接受上位机指令控制和时钟同步信号。】
在上位机上设置信号的特征值参数并将特征值参数传送给采样值发生器模块和电压电流发生器模块；该特征值参数记为设置特征值参数K1；
特征值参数包括电流信号和电压信号的幅值、频率、幅角和抖动偏差；
在合并单元测试仪中，对采样值发生器模块和电压电流发生器模块输出的信号进行检测，得到该信号的特征值参数，记为测试特征值参数K2；
对比K1和K2，以验证被测的合并单元测试仪指标是否符合要求。
同步触发信号采用光信号或电信号。
同步触发信号为PPS秒脉冲或IRIG-B码时钟信号，各路同步触发信号之间的时间差应小于50ns。
电流电压发生器既模拟电流互感器，也模拟电压互感器。采样值发生器模块输出SV采样值报文，不模拟二次侧行为模拟量。
合并单元测试仪的性能测试***的工作过程；由上位机模块(2)设置特征值参数，并向采样值发生器模块(3)和电压电流发生器模块(4)下达预备指令、启动指令以及停止命令以控制测试进程；
测试步骤如下：
步骤1：连线：
用数据线通过第一数据端口(21)连接上位机模块(2)和采样值发生器模块(3)，用于传输操作指令；
用数据线通过第二数据端口(22)连接上位机模块(2)和电压电流发生器模块(4)，用于传输操作指令；
用光纤跳纤或信号电线通过第一同步信号输出端口(11)连接时钟模块(1)和上位机模块(2)，用于传输同步时钟信号；
用光纤跳纤或信号电线通过第二同步信号输出端口(12)连接时钟模块(1)和采样值发生器模块(3)，用于传输同步时钟信号；
用光纤跳纤或信号电线通过第三同步信号输出端口(13)连接时钟模块(1)和电压电流发生器模块(4)，用于传输同步时钟信号；
用光纤跳纤将采样值发生器模块(3)的SV报文发送端口(31)和被测的合并单元测试仪相连；
用电线将电压电流发生器模块(4)的电流电压信号发生端口(41)与被测的合并单元测试仪相连；
用光纤跳纤通过第四同步信号输出端口(14)连接时钟模块(1)和被测的合并单元测试仪，用于传输同步时钟信号；
步骤2：***预热：
启动测试***各个模块和被测的合并单元测试仪，测试***预热5～10分钟，使其处于稳定的准备状态；
步骤3：设定参数及发出预备指令：
实验操作者通过上位机模块(2)的人机交互界面，向采样值发生器模块(3)和电压电流发生器模块(4)分别下达预备指令；预备指令用于设定电压电流发生器模块(4)输出的特征值参数；电压电流发生器模块输出的特征值参数包括电流模拟量或电压模拟量的幅值、频率、角度以及某一参数的抖动偏差；并设定采样值发生器模块(3)发出的SV报文采样值通道的特征值参数；SV报文采样值通道的特征值参数包括幅值、频率、角度和额定延时，此时电压电流发生器模块(4)只接收指令，但不输出电流或电压模拟量；采样值发生器模块(3)接收指令后只发出带设定的额定延时信息的各个采集值通道均为0的SV报文；
步骤4：启动测试过程：
实验操作者通过上位机模块(2)的人机交互界面，向采样值发生器模块(3)和电压电流发生器模块(4)分别下达启动指令；启动指令通过下达启动时刻，使已处于同步工作状态的电压电流发生器模块(4)和采样值发生器模块(3)，在规定时刻同时向被测的合并单元测试仪持续发送电压电流模拟量和带有设定偏差的特征值参数的SV报文；
步骤5：记录检测结果并对结果进行验证：
记录被测的合并单元测试仪显示的性能指标测试结果，性能指标测试结果包括测量电压电流幅值、测量延时值、抖动精度测量值；将性能指标测试结果与设定特征值参数相比较，以验证被测的合并单元测试仪指标是否符合要求；
步骤6：停止测试过程：
实验操作者通过上位机模块(2)的人机交互界面，向采样值发生器模块(3)和电压电流发生器模块(4)分别下达停止指令；停止指令使已处于工作状态的电压电流发生器模块(4)和采样值发生器模块(3)停止输出信号，恢复到测试***在步骤2时所处的的准备状态【或者说返回到步骤2，以备下次测试过程】。
上述实施例和说明中描述的是本实用新型的原理和基本构成，在实施上自然地包含了为实现以及完善上述原理和基本构成的功能升级和附加功能。
Claims (2)
1.一种合并单元测试仪的性能测试***，其特征在于，包括时钟模块、上位机模块、采样值发生器模块和电压电流发生器模块；
时钟模块输出的4路相同时刻的同步触发信号分别送至上位机模块、采样值发生器模块、电压电流发生器模块和待测的合并单元测试仪，用于实现上述各模块在相同的时间系中的同步运行；采样值发生器模块和电压电流发生器模块的信号输出端均接合并单元测试仪；
采样值发生器模块和电压电流发生器模块均受控于上位机模块；采样值发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合IEC61850规约的SV采样值报文，电压电流发生器模块输出可被待测的合并单元测试仪接收的符合电力电流互感器和电力电压互感器输出的模拟量信号。
2.根据权利要求1所述的合并单元测试仪的性能测试***，其特征在于，同步触发信号采用光信号或电信号。
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