CN108896953A - 基于无线同步的多间隔数字计量测试系统 - Google Patents

Abstract

一种基于无线同步的多间隔数字计量测试系统，包括测试分析平台、控制主机、采样测试终端、报文控制器、电能采集终端，通过全场景、无线分布式的测试模式，主要用于多间隔数字计量系统的采样值同步性测试、综合电能误差测试、时间特性、误差特性及网络异常特性对计量性能的分析等，可在变电站现场实现多间隔计量设备的系统级性能检测。本发明利用多个采样测试终端，通过无线方式，解决多间隔数字计量装置的系统级检测问题；通过模拟电压电流实际波形、报文传输特性等异常状态，可实现运行工况下数字计量装置检测，保证了多间隔数字电能计量的准确性，它具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强等优点。

Description

基于无线同步的多间隔数字计量测试系统

技术领域

本发明属数字计量检测技术领域，具体涉及一种基于无线同步的多间隔数字计量测试系统。

背景技术

智能变电站中普遍采样了数字化电能计量方式，与传统电能计量方式不同，数字化电能计量装置由互感器、合并单元、数字化电能表构成，目前国内外主要开展了理想环境下单个数字化电能计量设备的检测技术研究和检测工作，而现场的实际情况是，数字化电能计量装置是一个个设备安装在不同位置，跨越多个间隔的分布式计量系统，如内桥接线、3/2接线、母线PT级联等设计时，计量装置跨越三个间隔；并且各设备之间性能相互影响，检测合格的单个计量设备有可能在实际应用时误差超差，因此必须针对现场的实际情况，开展多间隔数字化计量装置系统级的检测技术研究，确保实际运行的数字化电能计量装置计量准确。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能解决多间隔数字计量系统检测的问题，保证了多间隔数字电能计量准确性的基于无线同步的多间隔数字计量测试方法。

本发明的基于无线同步的多间隔数字计量测试系统，包括测试分析平台、控制主机、采样测试终端、报文控制器、电能采集终端，所述测试分析平台以图形化界面对电网结构和元件参数进行建模，设置并模拟电力系统的故障，实时产生数字化的电压、电流等数据，并接收现场设备反馈的采样值及电能量信息，构建闭环测试系统，实现整站计量体系模拟、电子式互感器以及合并单元特性模拟、采样值传输网络控制等功能；所述控制主机与所述测试分析平台交互试验命令、测试数据及结果信息，将采样数据通过无线通信网络分布式传输至各采样测试终端，并接收试验的测试结果信息，同时通过通信网络与所述各采样测试终端交互同步对时信息，完成整系统的时间同步；所述采样测试终端经无线网络与所述控制主机交互试验数据，同时向待测合并单元发送采样值数据及同步对时信息，并交互采样值输出、检测结果等试验反馈数据，完成待测合并单元误差、时间特性等计算，所述采样测试终端上电后，定时在通信网络上监听网络对时报文，自动完成网络同步对时；所述报文控制器通过光纤以太网口接收合并单元发出的IEC61850-9报文，同时报文控制器通过与所述测试分析平台的连接接收来自于后台控制系统的命令，按照所述测试分析平台的命令在不改变报文格式的情况下，控制报文的丢包或误码比例、延时变化、发送间隔离散值、网络阻塞导致的粘帧数等时间参数，或者设置通道数据品质无效、失步等合并单元工作异常情况，可用于采样值传输网路异常情况下变电站计量系统的性能评估；所述电能采集终端接收待测数字量电能表输出的电能脉冲信号，经无线网络通过所述控制主机上送至所述测试分析平台，由所述测试分析平台对比原始电能信息及实际回采电能信息，获取数字计量系统级综合电能误差。

本发明的基于无线同步的多间隔数字计量测试系统，利用多个采样测试终端，通过无线方式，解决多间隔数字计量装置的系统级检测问题；通过模拟电压电流实际波形、报文传输特性等异常状态，可实现运行工况下数字计量装置检测，保证了多间隔数字电能计量的准确性，它具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强等优点。

附图说明

图1是本发明的基于无线同步的多间隔数字计量测试系统原理图。

具体实施方式

测试系统按照电子式互感器以及合并单元的技术特点模拟其传输特性以及其异常数据，配置采样值数据的多端口输出并控制其报文发送过程的时间离散度以及非同步机理下的随机离散数据发送，以验证计量系统性能。采用光纤及无线通讯技术搭建电子式互感器特性仿真，过程层接口仿真、采样传输网络控制、计量信息回馈等系统，将变电站计量系统信息组织、分配功能的合并单元、网络交换机、通信光纤以及数字化电能表一并纳入检验范围，在对计量系统进行性能检验时保持其接线完整性和输入信息完整性，从而达到检验变电站多间隔计量系统功能和技术性能的目的。真正实现计量系统在变电站现场动态模拟的系统级测试。

第一步：采用分布式系统测试技术，测试人员首先依据实验目的确定测试方案，利用所述测试分析平台建立变电站系统仿真模型，配置实验参数，进行测试数据计算；

第二步：测试数据就绪后，经所述控制主机传输至无线通信网络，各分布式配置的采样测试终端通过无线网络，实时获取试验数据及同步对时信息，并完成所述各采样测试终端对时；所述报文控制器接受配置命令，完成报文丢包或误码比例、延时变化、离散值、网络阻塞导致的粘帧数等时间参数配置，或者设置通道数据品质无效、失步等合并单元工作异常情况，模拟报文异常情况；

第三步：在测试人员发出试验触发指令后，所述各采样测试终端将已缓存的数字化测试数据输出，同时与后端设备交互采样值、电能量信息以及合并单元检测结果并上送数据；

第四步：所述测试分析平台对测试结果进行分析，分布式的实现计量系统整体测试。

综合电能误差计算：数字标准源输出遵循IEC61850-9协议的采用值数据帧，且该数据帧所代表的电压、电流信号的幅值和相位可以根据实际的要求设置，依据配置的参数得到理论电能值W _N，从被试仪表得到电能测量W _X;被试仪表相对误差则如下：

式中：γ ——相对误差；

采样值数据同步性测试：采样值数据同步性用被测两个采样通道数据的相位误差表示，所述电能采样终端同步采集数字化电能表中的两个被测采样通道数据，采用FFT算法计算出各采样通道数据的基波幅值和相位，从而得到各采样通道的相位误差。

Claims (1)

1.一种基于无线同步的多间隔数字计量测试系统，包括测试分析平台、控制主机、采样测试终端、报文控制器、电能采集终端，其特征在于：所述测试分析平台以图形化界面对电网结构和元件参数进行建模，设置并模拟电力系统的故障，实时产生数字化的电压、电流数据，并接收现场设备反馈的采样值及电能量信息，构建闭环测试系统；所述控制主机与所述测试分析平台交互试验命令、测试数据及结果信息，将采样数据通过无线通信网络分布式传输至各采样测试终端，并接收试验的测试结果信息，同时通过通信网络与所述各采样测试终端交互同步对时信息，完成整系统的时间同步；所述采样测试终端经无线网络与所述控制主机交互试验数据，同时向待测合并单元发送采样值数据及同步对时信息，并交互采样值输出、检测结果等试验反馈数据；所述报文控制器通过光纤以太网口接收合并单元发出的IEC61850-9报文，同时报文控制器通过与所述测试分析平台的连接接收来自于后台控制系统的命令；所述电能采集终端接收待测数字量电能表输出的电能脉冲信号，经无线网络通过所述控制主机上送至所述测试分析平台，由所述测试分析平台对比原始电能信息及实际回采电能信息，获取数字计量系统级综合电能误差。