数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法制造方法及图纸

技术编号:10016418 阅读:201 留言:0更新日期:2014-05-08 12:22
本发明专利技术提供一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法,可对数字化变电站二次信号传输系统(合并单元输出至智能用电设备之间任意节点)延时特性进行测试。本发明专利技术兼容以太网接口和光纤接口,以三相可控调幅电源产生幅值按周期变化、频率稳定的延时测试信号,通过幅值的大小标定周波位置,解决整周波延时对延时测试的干扰;采用自发生同步时钟信号,确保内部采样与信号回路采样的严格同步,保证所检测延时特性的精确性;采用窗口对比确定内部采样点与信号回路采样点的对应关系,对比计算相应采样点的时间差,得到延时特性信息,并能反应系统传输时间差抖动信息。

【技术实现步骤摘要】
数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法
本专利技术涉及电力检测
,具体是一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法。
技术介绍
数字化变电站是指变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化,基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。通过电子式互感器将电网模拟信号采样为数字信号,通过合并单元将信息汇总,按照IEC61850-9-1/2标准,将包含电气量的数字信号以以太网帧格式进行传输,通过交换机和以太网将信息传输给继电保护设备及站控层录波器等装置。数字化变电站是智能电网发展的必然要求和重要特征。数字化变电站的信号传输过程如下,通过电子式互感器高压侧传感头实现电网电气量的采集,经A/D采样,通过光纤以数字信号按照特定格式输出至合并单元,合并单元汇集多路电子式互感器的电气量信息,按照IEC61850-9-1/2标准,将光信号转换为数字信号,并以以太网帧格式同步输出至交换机,交换机通过光纤以太网将数字电气量信息传递给智能用电设备(IED)、数字继电保护设备及站控层的故障录波等设备,完成电气量信号在整个数字化变电站的迅速、准确的传输。然而,电子式互感器、合并单元以及以太网传输,其数据传输及处理过程中的需要一定的时间,即传输延时。输出传输延时的大小,会直接影响到电力系统检测、计量、监控、继电保护等装置的正常工作,严重时将引起继电保护装置的误动或拒动,造成电网事故的发生和扩大,因此对于智能变电站必须对数字化变电站二次信号传输系统的延时特性进行检测,判断其是否满足计量及继电保护等相关技术规范要求。数字变电站传输过程为数字量,无法通过示波器或电能质量分析仪等传统方法进行测试。然而现有的延时测试主要面向互感器及合并单元,并没有适用于整个数字化二次信号传输系统的延时测试装置和方法,传统的基于稳态正弦波为测试信号源的数字变电站互感器数据采集系统校验方法,由于正弦波的周期性和对称性,不能有效的分辨大于工频周期延时(整周期延时)的存在。而现在目前最接近的延时测试方法是面向智能变电站互感器数据采集系统绝对延时检测,测试方法是:利用编码电源输出编码正弦电压、电流信号,接入电子式互感器的一次侧,采用控制工作站对标准互感器输出与待测电子式互感器输出打时标实现同步,通过标准电压互感器和电流互感器采样后,再与被测电子式互感器合并单元输出信号进行比较分析得到被测系统的传输延时量。采用该方法仅能对互感器及合并单元数据采集系统绝对延时进行检测,不适用于数字化变电站二次信号传输系统;此外由于数字化变电站二次信号传输系统延时包含不确定的网络延时,故该方法不能保证标准互感器和待测互感器采样的同步;且数字化变电站二次信号传输系统延时随网络状态变化而改变,并非确定不变的值,该方法仅计算系统整体延时,故该方法不能充分反映数字化变电站二次信号传输系统由于网络延时带来的不确定延时的延时特性。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是针对现有技术的不足,提出一种基于可控调幅电源的数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法,解决现有技术不适用于数字化变电站二次信号传输系统的局限性,以及绝对延时测试结果不够精确,无法对传输系统抖动性能检测的不足,并可准确反映传输系统的整周期延时。本专利技术采用的技术方案如下:一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置,包括标准互感器、电子式互感器以及由合并单元、交换机以及以太网组成的数字化变电站二次信号传输系统,其特征在于:还包括三相可控调幅电源、A/D采样器和控制工作站,所述三相可控调幅电源用于接收来自控制工作站的指令脉冲,输出幅值按周期变化、频率稳定的测试信号,所述测试信号经标准互感器得到模拟量输出,经电子式互感器得到数字量输出;控制工作站产生同步时钟信号并输出给数字化变电站二次信号传输系统的同步信号接入点和与标准互感器连接的A/D采样器,标准互感器的模拟量输出经过A/D采样器采样后得到采样数据,并传送给控制工作站,电子式互感器得到的数字量输出输入至数字化变电站二次信号传输系统,数字化变电站二次信号传输系统的节点传送测试处的数字信号至控制工作站,并解析得到解析数据,所述控制工作站对所述采样数据和所述解析数据进行数据点匹配、传输延时计算和显示记录。如上所述的延时特性测试装置,三相可控调幅电源的信号输出端分别与标准互感器、电子式互感器的信号输入端连接,标准互感器的信号输出端通过A/D采样器与控制工作站连接,电子式互感器的信号输出端与合并单元的信号输入端连接。如上所述的延时特性测试装置,控制工作站由主控机、上位机两部分组成,协同完成功能。所述上位机机包括制器一及与控制器一连接的指令波形生成模块、设定模块、数据分析模块、显示模块,完成设定、分析及显示功能;所述主控机包括控制器二及与控制器二连接的待测数字信号接收模块、同步时钟信号发生模块、A/D采样器接收模块,完成同步时钟发生、信号接收和解析功能;所述控制器一与所述控制器二连接。如上所述的延时特性测试装置,所述指令波形生成模块,用于发出指令使三相可控调幅电源输出幅值按周期变化、频率稳定的测试信号;所述待测数字信号接收模块,用于接收测数字化变电站二次信号传输系统节点传送的待测数字信号,并将所述待测数字信号解析后得到解析数据,然后通过主控机发送至上位机的数据分析模块;所述同步时钟信号发生模块,用于输出同步时钟信号,并将所述同步时钟信号同时接入数字化变电站二次信号传输系统的同步信号接入点(各级合并单元等设备)和与标准互感器连接的A/D采样器,以保证内标准互感器经A/D采样器的采样与待测系统的电子式互感器采样的严格同步;所述A/D采样器接收模块,用于接收来自A/D采样器输出的采样数据,所述采样数据通过主控机发送至上位机的数据分析模块;所述设定模块,用于实现对整个检测系统测试仪的系数参数的设定,所述系数参数包括测试仪延时ζt、周期、幅值等系数参数;所述数据分析模块,用于接收来自待测数字信号接收模块的解析数据和来自A/D采样器接收模块的采样数据,将上述两种信号进行数据值比对,相应数据点匹配,延时信息计算统计,得出最大传输延时Δtmax、最小传输延时Δtmin、平均传输延时Δtaver,以及系统传输时间差抖动信息;所述显示模块,用于显示传输延时的数据表和并通过描点法画出标准互感器采样波形图和测试点数据采样图,并将上述最大传输延时Δtmax、最小传输延时Δtmin、平均传输延时Δtaver,以及系统传输时间差抖动信息进行显示。一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试方法,其特征在于包括如下步骤:a.三相可控调幅电源按照控制工作站控制指令的要求生成幅值按周期变化、频率相位可控的延时测试信号,并将所述延时测试信号输入给标准互感器和电子式互感器的输入端;b.通过标准互感器、电子式互感器测取所述测试信号,将标准互感器输出的模拟信号作为标准信号;将电子式互感器及经合并单元、交换机、以太网即数字化变电站二次信号传输系统过程中任意节点输出的数字信号作为待测数字信号;c.电子式互感器输入为模拟量,输出为数字信号,并经过光纤将数字信号送至合并单元;合并单元接收来自电子式互感器输出的数字信号,将上述数字信号按本文档来自技高网
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数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法

【技术保护点】
一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置,包括标准互感器(2)、电子式互感器(3)以及由合并单元(6)、交换机(8)以及以太网(9)组成的数字化变电站二次信号传输系统(10),其特征在于:还包括三相可编程电源(1)、A/D采样器(5)和控制工作站(4),所述三相可编程电源(1)用于接收来自控制工作站(4)的指令脉冲,输出幅值按周期变化、频率稳定的延时测试信号,所述延时测试信号经标准互感器(2)得到模拟量输出,经电子式互感器(3)得到数字量输出;控制工作站(4)产生同步时钟信号(7)并输出给数字化变电站二次信号传输系统(10)的同步信号接入点和与标准互感器(2)连接的A/D采样器(5),标准互感器(2)的模拟量输出经过A/D采样器(5)采样后得到采样数据,并将采样数据输出至控制工作站(4),电子式互感器(3)得到的数字量输出输入至数字化变电站二次信号传输系统(10),经过数字化变电站二次信号传输系统(10)传输,在待测节点提取待测数字信号输出至控制工作站(4),在控制工作站(4)解析得到解析数据,所述控制工作站(4)对所述采样数据和所述解析数据进行数据点匹配、传输延时计算和显示记录。...

【技术特征摘要】
1.一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置,包括标准互感器(2)、电子式互感器(3)以及由合并单元(6)、交换机(8)以及以太网(9)组成的数字化变电站二次信号传输系统(10),其特征在于:还包括三相可控调幅电源(1)、A/D采样器(5)和控制工作站(4),所述三相可控调幅电源(1)用于接收来自控制工作站(4)的指令脉冲,输出幅值按周期变化、频率稳定的延时测试信号,所述延时测试信号经标准互感器(2)得到模拟量输出,经电子式互感器(3)得到数字量输出;控制工作站(4)产生同步时钟信号(7)并输出给数字化变电站二次信号传输系统(10)的同步信号接入点和与标准互感器(2)连接的A/D采样器(5),标准互感器(2)的模拟量输出经过A/D采样器(5)采样后得到采样数据,并将采样数据输出至控制工作站(4),电子式互感器(3)得到的数字量输出输入至数字化变电站二次信号传输系统(10),经过数字化变电站二次信号传输系统(10)传输,在待测节点提取待测数字信号输出至控制工作站(4),在控制工作站(4)解析得到解析数据,所述控制工作站(4)对所述采样数据和所述解析数据进行数据点匹配、传输延时计算和显示记录;三相可控调幅电源(1)的信号输出端分别与标准互感器(2)、电子式互感器(3)的信号输入端连接,标准互感器(2)的信号输出端通过A/D采样器(5)与控制工作站(4)连接,电子式互感器(3)的信号输出端与合并单元(6)的信号输入端连接,数字化变电站二次信号传输系统(10)待测试节点信号输出端与控制工作站(4)连接;控制工作站(4)由主控机、上位机两部分组成,协同完成功能,所述上位机包括控制器一及与控制器一连接的指令波形生成模块(11)、设定模块(12)、数据分析模块(16)、显示模块(17),完成设定、分析及显示功能;所述主控机包括控制器二及与控制器二连接的待测数字信号接收模块(13)、同步时钟信号发生模块(14)、A/D采样器接收模块(15),完成同步时钟发生、信号接收和解析功能;所述控制器一与所述控制器二连接;所述指令波形生成模块(11),用于发出指令使三相可控调幅电源(1)输出幅值按周期变化、频率稳定的测试信号;所述待测数字信号接收模块(13),用于接收测数字化变电站二次信号传输系统节点传送的待测数字信号,并将所述待测数字信号解析后得到解析数据,然后通过主控机发送至上位机的数据分析模块(16);所述同步时钟信号发生模块(14),用于输出同步时钟信号,并将所述同步时钟信号同时接入数字化变电站二次信号传输系统(10)的同步信号接入点和与标准互感器(2)连接的A/D采样器(5),以保证内标准互感器(2)经A/D采样器(5)的采样与待测系统的电子式互感器(3)采样的同步;所述A/D采样器接收模块(15),用于接收来自A/D采样器(5)输出的采样数据,所述采样数据通过主控机发送至上位机的数据分析模块(16);所述设定模块(12),用于实现对整个检测系统测试仪的系数参数的设定,所述系数参数包括测试仪延时ζt、周期、幅值;所述数据分析模块(16),用于接收来自待测数字信号接收模块(13)的解析数据和来自A/D采样器接收模块(15)的采样数据,将解析数据和采样数据进行数据值比对,相应数据点匹配,延时信息计算统计,得出最大传输延时Δtmax、最小传输延时Δtmin、平均传输延时Δtaver,以及系统传输时间差抖动信息;所述显示模...

【专利技术属性】
技术研发人员:陶骞高艺璇王晋崔一铂陈文游力孙建军
申请(专利权)人:国家电网公司国网湖北省电力公司电力科学研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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