間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)和測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)和測試方法，涉及智能變電站設(shè)備校驗(yàn)領(lǐng)域。測試系統(tǒng)包括0.02級帶源合并單元測試儀和0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置；所述測試方法：通過標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置模擬變電站現(xiàn)場母線合并單元級聯(lián)間隔合并單元的實(shí)際情況，帶源合并單元測試儀通過接收間隔合并單元的數(shù)字輸出即可測試出級聯(lián)間隔合并單元的采樣同步精度、功率因數(shù)角誤差和穩(wěn)態(tài)誤差情況。本發(fā)明解決了變電站現(xiàn)場母線合并單元級聯(lián)間隔合并單元由于距離過遠(yuǎn)帶來的測試?yán)щy的問題，極大的簡化了校驗(yàn)工作接線，縮短調(diào)試的時(shí)間。
【專利說明】
間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能變電站設(shè)備校驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的現(xiàn)場測試系統(tǒng)和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)數(shù)字化變電站主要采用模擬量輸入的合并單元完成前端采集工作，按照Q/GDW 11015-2013《模擬量輸入式合并單元檢測規(guī)范》要求，合并單元的采樣同步誤差不超過相應(yīng)模擬量的相位誤差要求，電壓、電流的相位差測量誤差就是功率因數(shù)角測量誤差，而功率因數(shù)角測量誤差直接影響有功、無功功率測量和電能計(jì)量誤差，最終影響電量貿(mào)易結(jié)算的公平性。所以，必須對間隔合并單元的功率因數(shù)角一致性進(jìn)行測試。
[0003]目前通常采用方法是通過實(shí)際拉線方式將母線合并單元的輸出直接連接到間隔合并單元，由于現(xiàn)場的母線合并單元與間隔合并單元距離較遠(yuǎn)，一般有150多米，拉線的困難大，測試流程繁瑣，耗時(shí)長，而且線路過長將直接導(dǎo)致測試精度下降，因此該方法沒有根本解決級聯(lián)間隔合并單元測試的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)和測試方法，以解決變電站現(xiàn)場由于母線合并單元與間隔合并單元距離較遠(yuǎn)帶來的測試?yán)щy的問題。實(shí)現(xiàn)了在不改變現(xiàn)場接線就可以測試級聯(lián)的間隔合并單元的采樣同步精度。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的現(xiàn)場測試系統(tǒng)，0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端分別與0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置和待測間隔合并單元的模擬量輸入端相連，所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置的FT3輸出端與待測間隔合并單元的FT3接收端相連，待測間隔合并單元的以太網(wǎng)端口與所述0.02級帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)端口相連；
所述0.02級帶源合并單元測試儀內(nèi)部對輸出的模擬電壓電流信號進(jìn)行采樣，作為測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號，接收待測間隔合并單元輸出的IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文作為測試系統(tǒng)的被檢?目號;
所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置對輸入的模擬電壓信號進(jìn)行采樣，采樣率與所述待測間隔合并單元的采樣率一致，每一個采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)按照FT3幀格式組幀，輸出FT3報(bào)文用來模擬母線電壓、母線電流；
所述待測間隔合并單元對接收的FT3報(bào)文和輸入的模擬電壓信號、電流信號進(jìn)行同步采樣，輸出IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文給所述0.02級帶源合并單元測試儀；
進(jìn)一步，所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置包括信號調(diào)理和采集模塊，F(xiàn)PGA主控模塊，F(xiàn)T3輸出模塊，人機(jī)界面模塊以及PPS輸入擴(kuò)展模塊;所述信號調(diào)理和采集模塊完成模擬信號的采集和數(shù)字化工作;所述FPGA主控模塊用于控制信號調(diào)理和采集模塊的采集控制，人機(jī)界面指令的解析，F(xiàn)T3報(bào)文的組幀，以及在同步工作方式下與外部PPS同步信號的同步;所述FT3輸出模塊完成FT3報(bào)文輸出;所述人機(jī)接口模塊通過I/O 口與FPGA主控模塊雙向通信，完成人機(jī)交互功能;所述PPS輸入擴(kuò)展模塊完成接收外部PPS同步信號的工作，使所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置可以工作在同步采集的方式下。
[0006]本發(fā)明提出了一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的測試方法，包括下列步驟:
(1)接線，在變電站待測間隔合并單元安裝處使用標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置模擬母線合并單元，與待測間隔合并單元組成級聯(lián)接線，即:將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到待測間隔合并單元的模擬量輸入端作為標(biāo)準(zhǔn)通道，將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置，將0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置輸出的FT3數(shù)字量連接到待測間隔合并單元FT3接收端，待測間隔合并單元的IEC61850-9-2數(shù)字量通過以太網(wǎng)端口連接到帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)輸入端作為被檢通道；
(2)設(shè)置0.02級帶源合并單元測試儀的測試參數(shù)，包括:輸出電壓、電流的幅值、相位、頻率，待測間隔合并單元的通道配置，虛擬變比，并設(shè)置測試模式為非同步模式，啟動錄波功能；
(3)啟動0.02級帶源合并單元測試儀的電壓電流輸出，當(dāng)0.02級帶源合并單元測試儀顯示出被檢波形時(shí)，停止錄波，由此記錄了待測間隔合并單元輸出的數(shù)字量從無值到有值的過程;通過錄波重現(xiàn)，檢測被檢通道和標(biāo)準(zhǔn)通道是否同步上升，即可判定級聯(lián)的間隔合并單元是否存在電壓電流延遲整數(shù)個周期的情況，從而可以檢測間隔合并單元與母線合并單元級聯(lián)時(shí)可能出現(xiàn)的電壓電流同步相差整數(shù)個周波的問題；
(4)在常規(guī)非同步測試下，通過所述0.02級帶源合并單元測試儀計(jì)算所述待測間隔合并單元輸出的母線電壓、母線電流、間隔電壓、間隔電流與相應(yīng)模擬量之間相位差;如果相位差不超過間隔合并單元相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的相位誤差要求，則待測間隔合并單元的采樣同步精度合格，否則不合格；
(5)將每相電壓的相位差與對應(yīng)相電流的相位差相減，即可得到各相模擬信號在經(jīng)過待測間隔合并單元采樣后功率因數(shù)角的差值，如果這個差值不超過待測間隔合并單元的準(zhǔn)確度等級的相位誤差限值的2倍，則說明待測間隔合并單元的功率因數(shù)角一致性符合要求，否則不合格。
[0007]本發(fā)明的有益效果:實(shí)現(xiàn)了在不改變現(xiàn)場接線就可以測試級聯(lián)的間隔合并單元的采樣同步精度，解決了現(xiàn)場母線合并單元級聯(lián)間隔合并單元測試?yán)€困難、準(zhǔn)確性低的問題，極大的簡化了校驗(yàn)工作接線，縮短調(diào)試的時(shí)間。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明測試系統(tǒng)原理框圖；
圖2是本發(fā)明測試系統(tǒng)的0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置的原理框圖；
圖3是本發(fā)明測試方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的現(xiàn)場測試系統(tǒng)，0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端分別與0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置和待測間隔合并單元的模擬量輸入端相連，所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置的FT3輸出端與待測間隔合并單元的FT3接收端相連，待測間隔合并單元的以太網(wǎng)端口與所述0.02級帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)端口相連；
所述0.02級帶源合并單元測試儀內(nèi)部對輸出的模擬電壓電流信號進(jìn)行采樣，作為測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號，接收待測間隔合并單元輸出的IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文作為測試系統(tǒng)的被檢?目號;
所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置對輸入的模擬電壓信號進(jìn)行采樣，采樣率與所述待測間隔合并單元的采樣率一致，每一個采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)按照FT3幀格式組幀，輸出FT3報(bào)文用來模擬母線電壓、母線電流；
所述待測間隔合并單元對接收的FT3報(bào)文和輸入的模擬電壓信號、電流信號進(jìn)行同步采樣，輸出IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文給所述0.02級帶源合并單元測試儀；
進(jìn)一步，所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置包括信號調(diào)理和采集模塊，F(xiàn)PGA主控模塊，F(xiàn)T3輸出模塊，人機(jī)界面模塊以及PPS輸入擴(kuò)展模塊;所述信號調(diào)理和采集模塊完成模擬信號的采集和數(shù)字化工作;所述FPGA主控模塊用于控制信號調(diào)理和采集模塊的采集控制，人機(jī)界面指令的解析，F(xiàn)T3報(bào)文的組幀，以及在同步工作方式下與外部PPS同步信號的同步;所述FT3輸出模塊完成FT3報(bào)文輸出;所述人機(jī)接口模塊通過I/O 口與FPGA主控模塊雙向通信，完成人機(jī)交互功能;所述PPS輸入擴(kuò)展模塊完成接收外部PPS同步信號的工作，使所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置可以工作在同步采集的方式下。
[0010]校驗(yàn)原理如下:
將標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置與待測間隔合并單元級聯(lián)，帶源合并單元測試儀為標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置與待測間隔合并單元施加額定值電壓和電流，并同步采集輸出的模擬電壓電流信號作為測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號，同時(shí)接收待測間隔合并單元輸出的IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文作為測試系統(tǒng)的被檢信號;標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置模擬現(xiàn)場母線合并單元，輸出FT3報(bào)文給待測間隔合并單元;待測間隔合并單元對接收的FT3報(bào)文和輸入的模擬電壓電流信號進(jìn)行同步采樣，輸出IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文給帶源合并單元測試儀。
[0011]進(jìn)一步，在所述帶源合并單元測試儀中集成所述標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置，組成一體化的裝置，可以進(jìn)一步簡化測試系統(tǒng)的接線，降低校驗(yàn)工作難度。
[0012]—種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的測試方法，包括下列步驟:
(1)接線，在變電站待測間隔合并單元安裝處使用標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置模擬母線合并單元，與待測間隔合并單元組成級聯(lián)接線，即:將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到待測間隔合并單元的模擬量輸入端作為標(biāo)準(zhǔn)通道，將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置，將0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置輸出的FT3數(shù)字量連接到待測間隔合并單元FT3接收端，待測間隔合并單元的IEC61850-9-2數(shù)字量通過以太網(wǎng)端口連接到帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)輸入端作為被檢通道；
(2)設(shè)置0.02級帶源合并單元測試儀的測試參數(shù)，包括:輸出電壓、電流的幅值、相位、頻率，待測間隔合并單元的通道配置，虛擬變比，并設(shè)置測試模式為非同步模式，啟動錄波功能； (3)啟動0.02級帶源合并單元測試儀的電壓電流輸出，當(dāng)0.02級帶源合并單元測試儀顯示出被檢波形時(shí)，停止錄波，由此記錄了待測間隔合并單元輸出的數(shù)字量從無值到有值的過程;通過錄波重現(xiàn)，檢測被檢通道和標(biāo)準(zhǔn)通道是否同步上升，即可判定級聯(lián)的間隔合并單元是否存在電壓電流延遲整數(shù)個周期的情況，從而可以檢測間隔合并單元與母線合并單元級聯(lián)時(shí)可能出現(xiàn)的電壓電流同步相差整數(shù)個周波的問題；
(4)在常規(guī)非同步測試下，通過所述0.02級帶源合并單元測試儀計(jì)算所述待測間隔合并單元輸出的母線電壓、母線電流、間隔電壓、間隔電流與相應(yīng)模擬量之間相位差;如果相位差不超過間隔合并單元相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的相位誤差要求，則待測間隔合并單元的采樣同步精度合格，否則不合格；
(5)將每相電壓的相位差與對應(yīng)相電流的相位差相減，即可得到各相模擬信號在經(jīng)過待測間隔合并單元采樣后功率因數(shù)角的差值，如果這個差值不超過待測間隔合并單元的準(zhǔn)確度等級的相位誤差限值的2倍，則說明待測間隔合并單元的功率因數(shù)角一致性符合要求，否則不合格。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于:0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端分別與0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置和待測間隔合并單元的模擬量輸入端相連，所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置的FT3輸出端與待測間隔合并單元的FT3接收端相連，待測間隔合并單元的以太網(wǎng)端口與所述0.02級帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)端口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于:所述0.02級帶源合并單元測試儀內(nèi)部對輸出的模擬電壓電流信號進(jìn)行采樣，作為測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號，接收待測間隔合并單元輸出的IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文作為測試系統(tǒng)的被檢信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于:所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置對輸入的模擬電壓信號進(jìn)行采樣，采樣率與所述待測間隔合并單元的采樣率一致，每一個采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)按照FT3幀格式組幀，輸出FT3報(bào)文用來模擬母線電壓、母線電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于:所述待測間隔合并單元對接收的FT3報(bào)文和輸入的模擬電壓信號、電流信號進(jìn)行同步采樣，輸出IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文給所述0.02級帶源合并單元測試儀。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于:所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置包括信號調(diào)理和采集模塊，F(xiàn)PGA主控模塊，F(xiàn)T3輸出模塊，人機(jī)界面模塊以及PPS輸入擴(kuò)展模塊;所述信號調(diào)理和采集模塊完成模擬信號的采集和數(shù)字化工作;所述FPGA主控模塊用于控制信號調(diào)理和采集模塊的采集控制，人機(jī)界面指令的解析，F(xiàn)T3報(bào)文的組幀，以及在同步工作方式下與外部PPS同步信號的同步;所述FT3輸出模塊完成FT3報(bào)文輸出；所述人機(jī)接口模塊通過I/O 口與FPGA主控模塊雙向通信，完成人機(jī)交互功能；所述PPS輸入擴(kuò)展模塊完成接收外部PPS同步信號的工作，使所述0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置可以工作在同步采集的方式下。6.—種間隔合并單元功率因數(shù)角一致性的測試方法，包括下列步驟: (1)接線，在變電站待測間隔合并單元安裝處使用標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置模擬母線合并單元，與待測間隔合并單元組成級聯(lián)接線，即:將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到待測間隔合并單元的模擬量輸入端作為標(biāo)準(zhǔn)通道，將0.02級帶源合并單元測試儀的模擬電壓輸出端、電流輸出端連接到0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置，將0.05級標(biāo)準(zhǔn)FT3發(fā)生裝置輸出的FT3數(shù)字量連接到待測間隔合并單元FT3接收端，待測間隔合并單元的IEC61850-9-2數(shù)字量通過以太網(wǎng)端口連接到帶源合并單元測試儀的以太網(wǎng)輸入端作為被檢通道； (2)設(shè)置0.02級帶源合并單元測試儀的測試參數(shù)，包括:輸出電壓、電流的幅值、相位、頻率，待測間隔合并單元的通道配置，虛擬變比，并設(shè)置測試模式為非同步模式，啟動錄波功能； (3)啟動0.02級帶源合并單元測試儀的電壓電流輸出，當(dāng)0.02級帶源合并單元測試儀顯示出被檢波形時(shí)，停止錄波，由此記錄了待測間隔合并單元輸出的數(shù)字量從無值到有值的過程;通過錄波重現(xiàn)，檢測被檢通道和標(biāo)準(zhǔn)通道是否同步上升，即可判定級聯(lián)的間隔合并單元是否存在電壓電流延遲整數(shù)個周期的情況，從而可以檢測間隔合并單元與母線合并單元級聯(lián)時(shí)可能出現(xiàn)的電壓電流同步相差整數(shù)個周波的問題； (4)在常規(guī)非同步測試下，通過所述0.02級帶源合并單元測試儀計(jì)算所述待測間隔合并單元輸出的母線電壓、母線電流、間隔電壓、間隔電流與相應(yīng)模擬量之間相位差;如果相位差不超過間隔合并單元相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的相位誤差要求，則待測間隔合并單元的采樣同步精度合格，否則不合格； (5)將每相電壓的相位差與對應(yīng)相電流的相位差相減，即可得到各相模擬信號在經(jīng)過待測間隔合并單元采樣后功率因數(shù)角的差值，如果這個差值不超過待測間隔合并單元的準(zhǔn)確度等級的相位誤差限值的2倍，則說明待測間隔合并單元的功率因數(shù)角一致性符合要求，否則不合格。
【文檔編號】G01R25/00GK106054000SQ201610583366
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610583366.5, CN 106054000 A, CN 106054000A, CN 201610583366, CN-A-106054000, CN106054000 A, CN106054000A, CN201610583366, CN201610583366.5
【發(fā)明人】于旭, 田利, 董仲濱, 賈青柏, 周力威, 楊建榮, 唐偉寧, 孔凡強(qiáng), 李雨田, 孫旭, 姜瀚書, 李同, 鞠默欣, 張悅
【申請人】吉林省電力科學(xué)研究院有限公司, 國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司