一种用于采集执行单元性能测试的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于采集执行单元性能测试的方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。本发明专利技术方法，包括：控制测试装置输出电压及电流模拟量0值至待测采集执行单元；对所述数字量进行输出；得到模拟量采样值及数字量采样值，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理，并对所述插值处理后数字量采样值，及模拟量采样值，进行快速傅里叶变换FFT运算，以得到所述模拟量采样值和数字量采样值的幅值和相位；基于所述幅值和相位，得到所述模拟量采样值和数字量采样值的比差值和相位差值，根据所述比差值和相位差值，确定待测采集执行单元的性能。本发明专利技术能够对采集执行单元的性能进行测试。性能进行测试。性能进行测试。

【技术实现步骤摘要】
一种用于采集执行单元性能测试的方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护
，并且更具体地，涉及一种用于采集执行单元性能测试的方法及系统。

技术介绍

[0002]现阶段，变电站二次系统仍面临着自主可控存在风险、技术配置有待优化、功能配置存在盲区、安全防护有待加强等问题。为此，需要继承和发展现有智能变电站设计、建设及运行等成果经验，全面开展安全可靠新一代变电站二次系统研究和建设。安全可靠新一代变电站二次系统在功能优化方面重点旨在简化网络结构、实施设备整合，解决过程层网络复杂、SCD文件管控不规范、数据应用功能定位不清晰等问题，实现变电站二次系统整体功能优化提升。在组网方式、二次设备及站控层网络架构、功能区划分等方面都发生了较大的变化，对二次系统文件配置需求、部署方式、自动化程度、功能配置完备性、文件可靠性、在线校核及管控、使用友好性等各方面都提出了新的需求，并且安全可靠新一代变电站采集执行单元全部基于国产化芯片研制，在保证设备可靠性的基础上，在功能性能方面均有优化提升。
[0003]在继电保护测试技术方面，安全可靠新一代变电站二次系统对继电保护技术形态提出了新的要求，同时采集执行单元作为根据新一代变电站二次系统功能规范要求研发的新设备，数据更加集中，智能程度更高，采集执行单元融合了保护、安全控制系统、多功能测控、智能故障录波等多装置数据采集功能，数据采集类型多，数据采集信息量大，自身软件功能复杂且涉及与多类型二次设备的数据交互，并且安全可靠新一代变电站二次设备要求全部基于国产化芯片研制，原有的一些测试方法和测试手段面临安全可靠新一代变电站的新特点、新技术和新架构存在巨大的适用性挑战，针对安全可靠新一代变电站采集执行单元测试缺乏一套完整的测试方法作为指导，无论是实验室检测还是变电站现场验收调试都存在测试方法不明确、测试效率低下以及部分功能测试困难的问题，因此开展针对安全可靠新一代变电站技术新要求的采集执行单元测试关键技术研究意义重大且迫在眉睫。
[0004]采集执行单元相比目前变电站应用的合智一体装置，具有如下的特点与变化，一是光纤通信接口多，安全可靠新一代变电站系统架构中，取消过程层网络，与间隔层设备采用点对点通信，与当前智能站过程层装置相比较，通信接口增多；二是SV、GOOSE共口传输，在数据量增加的情况下，保证发送报文的一致性和均匀性；三是为了提高级联数据可靠性，采用双级联设计，有效避免级联异常影响范围大的问题；四是不同保护范围装置，如母线保护和线路保护，数据均取自采集执行单元，当采集执行单元处理器异常，将导致多套保护误动，考虑采用不同处理器实现独立采样和数据发送给不同保护。
[0005]采集执行单元与一次设备采用电缆或光纤连接，对来自一次设备的模拟信号及状态信号进行采集处理，并通过SV及GOOSE方式上送，相应对一次设备的控制命令并通过硬接点方式出口，执行对一次设备(如：互感器、断路器、刀闸、变压器等)的处理、控制功能。采集执行单元的本质为融合合并单元、智能终端及电力交换机的功能与性能的多合一设备，最
终实现SV、GOOSE报文的光口及多组换输。目前智能变电站经过了近十年的应用发展，在合并单元、智能终端和电力交换机的相关测试方面都有一定的基础积淀，尽管采集执行单元是一种多合一的技术融合体，但是其核心应用仍为合并单元和智能终端的同步采样和转换延时有效可靠。
[0006]智能变电站二次设备在国内的规模和数量迅猛增长也带来了对变电站运行设备以及测试技术的革新。数字采样数字跳闸接口相关的测试技术在国内已基本成熟，针对智能变电站中不同的测试方面推出了各种不同的测试仪器及系统。但是由于安全可靠新一代二次系统采集执行单元需要满足变电站二次系统多专业数据的应用，同时由于国产芯片选型限制，如主控CPU的外设资源不够、FPGA逻辑资源要么太大，成本难以承受，要么太小，单片又无法满足应用、ADC全温范围采集精度无法满足指标要求等，新研发采集执行单元接收发送接口较多，整体功耗较大，并采取了流量控制等一系列软硬件优化设计，对采集执行单元新技术运用的验证测试，目前还缺乏相应的研究。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提出了一种用于采集执行单元性能测试的方法，包括：
[0008]对测试装置设定输出电压及电流模拟量的幅值和相位，在所述测试装置内部出现秒脉冲后，控制测试装置输出电压及电流模拟量0值至待测采集执行单元；
[0009]控制所述待测采集执行单元，基于秒脉冲、预设采样频率及间隔将所述电压及电流模拟量0值转换为数字量，并对所述数字量进行输出；
[0010]基于测试装置，对所述电压及电流模拟量0值和数字量进行采样，以得到模拟量采样值及数字量采样值，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理，并对所述插值处理后数字量采样值，及模拟量采样值，进行快速傅里叶变换FFT运算，以得到所述模拟量采样值和数字量采样值的幅值和相位；
[0011]基于所述幅值和相位，得到所述模拟量采样值和数字量采样值的比差值和相位差值，根据所述比差值和相位差值，确定待测采集执行单元的性能。
[0012]可选的，测试装置集成有基2快速傅里叶变换FFT算法，用于对所述插值处理后数字量采样值，及模拟量采样值，进行快速傅里叶变换FFT运算。
[0013]可选的，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理，包括：根据所述模拟量采样值对所述数字量采样值进行插值，和确定所述模拟量采样值与插值后的数字量采样值的比差和角差。
[0014]可选的，根据所述模拟量采样值对所述数字量采样值进行插值，包括：
[0015]确定数字量采样值的起始点startpos；
[0016]确定所述起始点startpos造成的角度；
[0017]基于拉格朗日法，通过模拟量采样值及起始点startpos造成的角度对所述数字量采样值进行插值。
[0018]可选的，确定所述模拟量采样值与数字量采样值的比差和角差，包括：
[0019]确定所述模拟量采样值的幅值和相位；
[0020]确定插值后的数字量采样值的幅值和相位；
[0021]基于所述模拟量采样值的幅值和相位，及插值后的数字量采样值的幅值和相位，
确定模拟量采样值与插值后的数字量采样值的比差和角差。
[0022]可选的，测试装置得到模拟量采样值和数字量采样值后，控制测试装置对所述模拟量采样值和数字量采样值进行缓存，当缓存预设采样点数的模拟量采样值和数字量采样值后，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理。
[0023]可选的，预设采样点数为60个至2048个。
[0024]可选的，确定的待测采集执行单元的性能，包括如下中的至少一种：待测采集执行单元的稳态性能，暂态性能、对时守时性能、通信性能及级联性能。
[0025]可选的，稳态性能测试时，通过控制测试装置的测量电流互感器的额定交流电流、测量电压互感器的额定交流电压和保护电压互感器的额定交流电压，输出电流及电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于采集执行单元性能测试的方法，其特征在于，所述方法包括：对测试装置设定输出电压及电流模拟量的幅值和相位，在所述测试装置内部出现秒脉冲后，控制测试装置输出电压及电流模拟量0值至待测采集执行单元；控制所述待测采集执行单元，基于秒脉冲、预设采样频率及间隔将所述电压及电流模拟量0值转换为数字量，并对所述数字量进行输出；基于测试装置，对所述电压及电流模拟量0值和数字量进行采样，以得到模拟量采样值及数字量采样值，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理，并对所述插值处理后数字量采样值，及模拟量采样值，进行快速傅里叶变换FFT运算，以得到所述模拟量采样值和数字量采样值的幅值和相位；基于所述幅值和相位，得到所述模拟量采样值和数字量采样值的比差值和相位差值，根据所述比差值和相位差值，确定待测采集执行单元的性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试装置集成有基2快速傅里叶变换FFT算法，用于对所述插值处理后数字量采样值，及模拟量采样值，进行快速傅里叶变换FFT运算。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理，包括：根据所述模拟量采样值对所述数字量采样值进行插值，和确定所述模拟量采样值与插值后的数字量采样值的比差和角差。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟量采样值对所述数字量采样值进行插值，包括：确定数字量采样值的起始点startpos；确定所述起始点startpos造成的角度；基于拉格朗日法，通过模拟量采样值及起始点startpos造成的角度对所述数字量采样值进行插值。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述模拟量采样值与数字量采样值的比差和角差，包括：确定所述模拟量采样值的幅值和相位；确定插值后的数字量采样值的幅值和相位；基于所述模拟量采样值的幅值和相位，及插值后的数字量采样值的幅值和相位，确定模拟量采样值与插值后的数字量采样值的比差和角差。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试装置得到模拟量采样值和数字量采样值后，控制测试装置对所述模拟量采样值和数字量采样值进行缓存，当缓存预设采样点数的模拟量采样值和数字量采样值后，根据所述模拟量采样值对数字量采样值进行插值处理。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设采样点数为60个至2048个。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定的待测采集执行单元的性能，包括如下中的至少一种：待测采集执行单元的稳态性能，暂态性能、对时守时性能、通信性能及级联性能。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述稳态性能测试时，通过控制测试装置的测量电流互感器的额定交流电流、测量电压互感器的额定交流电压和保护电压互感器的
额定交流电压，输出电流及电压模拟量，且所述电流及电压模拟量的施加时间不小于1min。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述稳态性能测试时，基于所述幅值和相位，确定得到所述模拟量采样值和数字量采样值的复合误差值，根据所述比差值、相位差值和复合误差值，确定待测采集执行单元的性能。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字量采样值为SV报文。12.一种用于采集执行单元性能测试的系统，其特征在于，所述系统包括：模拟量输出模块，用于连接测试装置，对测试装置设定输出电压及电流模拟量的幅值和相位，在所述测试装置内部出现秒脉冲后，控制测试装置输出电压及电流模拟量0值至待测采集执行单元；数字量输出模块，用于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏烨，刘慧海，张晓莉，李伟，李仲青，徐凯，马伟，孟江雯，张林鹏，吴剑超，杭天琦，施文，王惠平，张逸帆，庞福滨，宋亮亮，韩强，董雪城，张嘉澍，张欣，李小宗，崔爽，唐翼，戚素娟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：