一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，包括：三相功率源、合并單元校驗平臺、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，所述合并單元校驗平臺分別連接三相功率源、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法。本發(fā)明提供的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，具有高準(zhǔn)確度、高可靠性，為檢測模擬量輸入合并單計量性能提供了完整的檢測設(shè)備和檢測方案。
【專利說明】一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種性能檢測裝置，具體涉及一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，本發(fā)明還涉及一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)設(shè)備測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)朝著數(shù)字化和智能化方向不斷前進。由于電子式互感器技術(shù)尚處不夠成熟，采用模擬量輸入合并單元和傳統(tǒng)互感器相結(jié)合成為重要數(shù)字化實現(xiàn)方式。數(shù)字化電能計量系統(tǒng)是數(shù)字化變電站的重要組成部分，對其可靠性和準(zhǔn)確性要求越來越高。作為數(shù)字化電能計量系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，模擬量輸入合并單元的計量性能需要專用的檢測裝置對其進行檢測。
[0003]目前，對模擬量輸入合并單元計量性能檢測的研究國內(nèi)外還處于初期階段，相關(guān)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還沒有制定和發(fā)布。2012年，國家電網(wǎng)公司組織了模擬量輸入合并單元性能檢測試驗，但主要針對其保護性能，不僅對計量性能檢測關(guān)注較少，而且均為單項測試項目，不能評價模擬量輸入合并單元的計量性能。
[0004]少數(shù)科技企業(yè)在合并單元測試領(lǐng)域做了一定研究，并嘗試研發(fā)了合并單元測試儀，但功能也僅限于對單個項目進行測試，如幀傳輸延時測試、完整性測試、對時測試、守時測試等。雖然對時和守時等性能與合并單元的計量性能有一定的關(guān)系，但并不完全，也不能反映出合并單元計量性能的優(yōu)劣。
[0005]參看已有的與合并單元檢測相關(guān)的專利，其公開的檢測裝置或系統(tǒng)關(guān)注的也只是合并單元的功能是否完好或者基本誤差，也沒有完整的計量性能檢測測試設(shè)備和測試方法。
[0006]參照電子式互感器和電子式電能表檢測規(guī)范，模擬量輸入合并單元計量性能檢測項目應(yīng)該包括基本誤差試驗和影響量誤差試驗。為了測試模擬量輸入合并單元計量性能，檢測裝置從功能上應(yīng)該能夠測試電壓變化、電流變化、頻率變化、功率因數(shù)變化、三相不對稱等對模擬量輸入合并單元計量性能的影響；從結(jié)構(gòu)組成上應(yīng)該包括標(biāo)準(zhǔn)三相功率源和合并單元校驗平臺。其中，標(biāo)準(zhǔn)三相功率源應(yīng)該具有三相電壓和電流的幅值、頻率和相位獨立可調(diào)功能；合并單元校驗平臺應(yīng)該能完成模擬量輸入合并單元計量性能校驗，并能自動控制檢測流程。然而，目前還沒有這樣一種具有上述結(jié)構(gòu)組成和功能的檢測裝置。
[0007]綜上所述，由于對模擬量輸入合并單計量性能的檢測尚沒有相關(guān)檢測規(guī)范和完備的檢測設(shè)備，因此需要一種能對模擬量輸入合并單計量性能進行完備檢測的裝置，參照電子式互感器和電子式電能表的檢測規(guī)范，對其計量性能進行完備測試，評價其計量性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置及其檢測方法，以解決模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置沒有完整的計量性能檢測測試設(shè)備和測試方法的問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，包括:三相功率源、合并單元校驗平臺、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，所述合并單元校驗平臺分別連接三相功率源、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
[0011]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、電壓放大單元、電流放大單元；所述控制單元通過通信接口接收合并單元校驗平臺發(fā)送的三相電壓和電流的幅值和相位信息，生成正弦電壓和正弦電流波形數(shù)據(jù)，再將波形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號和模擬電流信號，模擬電壓信號經(jīng)電壓放大單元放大之后輸出，模擬電流信號經(jīng)電流放大單元放大之后輸出。
[0012]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括反饋回路，所述電壓放大單元、電流放大單元上均安裝有所述反饋回路，所述反饋回路包括PLL鎖相環(huán)和PDI調(diào)節(jié)電路，以對輸出信號的幅值提供反饋控制。
[0013]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括直流電源，直流電源分別為控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、電壓放大單元、電流放大單元、反饋回路供電。
[0014]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述合并單元校驗平臺包括計算機、標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元、同步時鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；
[0015]計算機為控制和校驗程序提供運行載體；標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元用于將三相功率源輸出的電壓和電流按比例變換為小模擬電壓信號；同步時鐘為標(biāo)準(zhǔn)通道采樣和被校通道采樣提供同步采樣觸發(fā)信號，標(biāo)準(zhǔn)通道采樣為依次通過標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進行的采樣，被校通道采樣為通過被校合并單元進行的采樣；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將小模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并傳輸給計算機；時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元用于測量觸發(fā)采樣的同步信號和實際采樣開始之間的延時時間，將延時時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并輸入到計算機。
[0016]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述合并單元校驗平臺還包括溯源接口，所述溯源接口用于模擬量溯源，以確保檢測裝置的準(zhǔn)確度。
[0017]前述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器、三軸空間磁場傳感器、微控制器單元；所述溫度傳感器用于測量監(jiān)測環(huán)境的溫度，判別當(dāng)前溫度是否符合檢測條件；濕度傳感器用于測量檢測環(huán)境的濕度，判別當(dāng)前濕度是否符合檢測條件；三軸空間磁場傳感器用于測量監(jiān)測環(huán)境的磁場強度，判別當(dāng)前磁場強度是否有異常情況；微控制器單元接收溫度傳感器、濕度傳感器、三軸空間磁場傳感器的檢測數(shù)據(jù)，并傳送給所述計算機。
[0018]前述一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0019]步驟一:將被校合并單元接入模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置中；
[0020]步驟二:通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，判斷當(dāng)前環(huán)境是否滿足檢測環(huán)境條件，若不符合則報警提示實驗人員；若符合則開始步驟三；
[0021]步驟三:在計算機中設(shè)置三相功率源輸出的電壓和電流的幅值和相位信息，發(fā)送給三相功率源，以控制三相功率源輸出的電壓和電流；
[0022]步驟四:三相功率源輸出的電壓和電流用線纜分為兩路，一路接入標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元，另一路接入被校合并單元；
[0023]步驟五:計算機接收到標(biāo)準(zhǔn)通道、被校通道兩路信號后，分別計算標(biāo)準(zhǔn)通道的三相電壓和三相電流的幅值相位、被校合并單元的三相電壓和三相電流的幅值相位、標(biāo)準(zhǔn)通道的三相分元和合元的電能、被合并單元路的三相分元和合元的電能；
[0024]步驟六:顯示檢測結(jié)果并打印，根據(jù)檢測結(jié)果評價被測合并單元的計量性能。
[0025]前述一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述步驟三:三相功率源采用改進的DDS方式生成波形數(shù)據(jù)；所述改進的DDS方式包括如下步驟:設(shè)離散波形數(shù)據(jù)為一個周波，離散化點數(shù)為N，N與離散采樣率有關(guān)，DDS的抽取頻率為fdk，相位累加器初值為n，累加步長為1，則輸出信號Sig的表達式為:
【權(quán)利要求】
1.一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，包括:三相功率源、合并單元校驗平臺、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，所述合并單元校驗平臺分別連接三相功率源、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、電壓放大單元、電流放大單元；所述控制單元通過通信接口接收合并單元校驗平臺發(fā)送的三相電壓和電流的幅值和相位信息，生成正弦電壓和正弦電流波形數(shù)據(jù)，再將波形數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號和模擬電流信號，模擬電壓信號經(jīng)電壓放大單元放大之后輸出，模擬電流信號經(jīng)電流放大單元放大之后輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括反饋回路，所述電壓放大單元、電流放大單元上均安裝有所述反饋回路，所述反饋回路包括PLL鎖相環(huán)和PDI調(diào)節(jié)電路，以對輸出信號的幅值提供反饋控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述三相功率源包括直流電源，直流電源分別為控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、電壓放大單元、電流放大單元、反饋回路供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述合并單元校驗平臺包括計算機、標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元、同步時鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元； 計算機為控制和校驗程序提供運行載體；標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元用于將三相功率源輸出的電壓和電流按比例變換為小模擬電壓信號；同步時鐘為標(biāo)準(zhǔn)通道采樣和被校通道采樣提供同步采樣觸發(fā)信號，標(biāo)準(zhǔn)通道采樣為依次通過標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進行的采樣，被校通道采樣為通過被校合并單元進行的采樣；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元用于將小模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并傳輸給計算機；時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元用于測量觸發(fā)采樣的同步信號和實際采樣開始之間的延時時間，將延時時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并輸入到計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述合并單元校驗平臺還包括溯源接口，所述溯源接口用于模擬量溯源，以確保檢測裝置的準(zhǔn)確度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置，其特征在于，所述環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器、三軸空間磁場傳感器、微控制器單元；所述溫度傳感器用于測量監(jiān)測環(huán)境的溫度，判別當(dāng)前溫度是否符合檢測條件；濕度傳感器用于測量檢測環(huán)境的濕度，判別當(dāng)前濕度是否符合檢測條件；三軸空間磁場傳感器用于測量監(jiān)測環(huán)境的磁場強度，判別當(dāng)前磁場強度是否有異常情況；微控制器單元接收溫度傳感器、濕度傳感器、三軸空間磁場傳感器的檢測數(shù)據(jù)，并傳送給所述計算機。
8.權(quán)利要求1所述一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:將被校合并單元接入模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置中； 步驟二:通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，判斷當(dāng)前環(huán)境是否滿足檢測環(huán)境條件，若不符合則報警提示實驗人員；若符合則開始步驟三； 步驟三:在計算機中設(shè)置三相功率源輸出的電壓和電流的幅值和相位信息，發(fā)送給三相功率源，以控制三相功率源輸出的電壓和電流； 步驟四:三相功率源輸出的電壓和電流用線纜分為兩路，一路接入標(biāo)準(zhǔn)信號變換單元，另一路接入被校合并單元； 步驟五:計算機接收到標(biāo)準(zhǔn)通道、被校通道兩路信號后，分別計算標(biāo)準(zhǔn)通道的三相電壓和三相電流的幅值相位、被校合并單元的三相電壓和三相電流的幅值相位、標(biāo)準(zhǔn)通道的三相分元和合元的電能、被合并單元路的三相分元和合元的電能； 步驟六:顯示檢測結(jié)果并打印，根據(jù)檢測結(jié)果評價被測合并單元的計量性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述步驟三:三相功率源采用改進的DDS方式生成波形數(shù)據(jù)；所述改進的DDS方式包括如下步驟:設(shè)離散波形數(shù)據(jù)為一個周波，離散化點數(shù)為N，N與離散采樣率有關(guān)，DDS的抽取頻率為f；lk，相位累加器初值為n，累加步長為1，則輸出信號Sig的表達式為:
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種模擬量輸入合并單元計量性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，通過時間數(shù)字轉(zhuǎn)換單元測量觸發(fā)采樣的同步信號和實際采樣開始之間的延時時間的步驟包括:設(shè)計數(shù)脈沖頻率為Fclk，在被測時間段內(nèi)，計數(shù)器的計數(shù)值為N，那么被測時間差A(yù)t為:At = 1/FclkXN;計算出時間差，據(jù)此校正測量相位。
【文檔編號】G01R31/00GK103995198SQ201410218792
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王忠東, 萬達, 李紅斌, 黃奇峰, 陳剛, 陳銘明, 盧樹峰, 楊世海, 駱翻鈿, 田正其 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 華中科技大學(xué)