一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)及其方法，所述系統(tǒng)包括電能質(zhì)量標準源、信號采集裝置、GPS對時裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測試工作站和被檢設備；所述電能質(zhì)量標準源通過GPS對時裝置分別連接信號采集裝置和被檢設備；所述測試工作站分別連接被檢設備和信號采集裝置。所述方法包括1）啟動設備；2）進行GPS時間同步；3）接收指令并發(fā)生測試信號；4）被檢設備接收測試信號并將測量數(shù)據(jù)存入測試工作站；5）測試工作站接收信號采集裝置上傳的電能質(zhì)量指標標準值；6）通過接收標準值與被檢設備的測量值，計算出被檢設備指標并生成檢測結果報告。本發(fā)能實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測設備測量準確度的測試及進行測量方法的測試，極大提高了工作效率。
【專利說明】一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于測試技術，具體講涉及一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)及其方法。【背景技術】
[0002]“電能質(zhì)量監(jiān)測設備”是用于電網(wǎng)中電能質(zhì)量指標監(jiān)測的二次設備。IEC61000系列標準以及我國國家標準對電能質(zhì)量監(jiān)測設備電能質(zhì)量指標測量方法以及測量準確度有著明確的規(guī)定，因此在“電能質(zhì)量監(jiān)測設備”的生產(chǎn)及投運過程中，要求對其測量方法和測量準確度進行測試。目前，電能質(zhì)量監(jiān)測設備主要以手動或半自動測試進行測量準確度的測試，尚未對電能質(zhì)量指標的測量方法進行測試，且這種測試方法工作量大，耗時長。針對這種情況，急需設計一種電能質(zhì)量監(jiān)測設備的自動測試系統(tǒng)，可以對電能質(zhì)量監(jiān)測設備的頻率、電壓電流有效值、閃變、不平衡、諧波間諧波及電能質(zhì)量事件(暫降、暫升、中斷)等電能質(zhì)量指標值的測量方法和測量準確度進行測試，生成相應測試報告，支持測試數(shù)據(jù)分類查詢存儲、報告導出、打印和系統(tǒng)配置等功能，實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測設備的即插即測。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明可完成電能質(zhì)量監(jiān)測設備測量方法和測量準確度的自動檢測，提高了測試效率，減少了人為因素對測試過程的影響。本發(fā)明由電能質(zhì)量標準源、信號采集裝置、GPS對時裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測試工作站、被檢設備組成。測試工作站通過GPIB總線進行電能質(zhì)量標準源的遠程控制，利用GPS對時裝置給系統(tǒng)提供對時信號用以進行電能質(zhì)量監(jiān)測設備、信號采集裝置的時鐘同步，電能質(zhì)量標準源通過測試信號線分別連接被檢設備和信號采集裝置，被檢設備通過以太網(wǎng)口或串口連接至測試工作站或通過規(guī)約轉(zhuǎn)化器將數(shù)據(jù)傳至測試工作站，信號采集裝置則直接通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至測試工作站。
[0004]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)包括電能質(zhì)量標準源、信號采集裝置、GPS對時裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測試工作站和被檢設備；
[0006]所述電能質(zhì)量標準源通過GPS對時裝置分別連接信號采集裝置和被檢設備；所述測試工作站分別連接被檢設備和信號采集裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)與GPS對時裝置通信，通過GPS對時裝置給系統(tǒng)提供對時信號進行電能質(zhì)量監(jiān)測設備、信號采集裝置的時鐘同步。
[0008]優(yōu)選的，所述電能質(zhì)量標準源通過測試信號線分別連接被檢設備和信號采集裝置；所述被檢設備通過以太網(wǎng)口或串口連接至測試工作站或通過規(guī)約轉(zhuǎn)化器將數(shù)據(jù)傳至測試工作站；所述信號采集裝置通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至測試工作站。
[0009]優(yōu)選的，所述電能質(zhì)量標準源通過GPIB總線接收測試工作站給出的SCPI命令產(chǎn)生相應測試信號。
[0010]進一步地，所述規(guī)約轉(zhuǎn)化器將符合通信規(guī)約的被測設備轉(zhuǎn)化為符合IEC61850標準的設備；所述通信規(guī)約包括IEC60870-5系列、⑶T規(guī)約、MODBUS規(guī)約、DNP規(guī)約和RP570規(guī)約。
[0011]優(yōu)選的，所述測試工作站包括儀器驅(qū)動模塊、IEC61850Client模塊、測試控制模塊、數(shù)據(jù)計算模塊和系統(tǒng)管理模塊。
[0012]本發(fā)明基于另一目的提供的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其改進之處在于，所述方法包括
[0013]I)啟動設備；
[0014]2)進行GPS時間同步；
[0015]3)接收指令并發(fā)生測試信號；
[0016]4)被檢設備接收測試信號并將測量數(shù)據(jù)存入測試工作站；
[0017]5)測試工作站接收信號采集裝置上傳的電能質(zhì)量指標標準值；
[0018]6)通過接收標準值與被檢設備的測量值，計算出被檢設備指標并生成檢測結果報
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[0019]優(yōu)選的，所述步驟(2)包括所述電能質(zhì)量監(jiān)測設備中信號采集裝置、被測電能質(zhì)量監(jiān)測設備與GPS進行時間同步。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(3)包括電能質(zhì)量標準源接收測試工作站指令，發(fā)生測試信號；所述測試信號為變化的信號。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(4)包括所述經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化的IEC61850標準被檢設備接收測試信號，并將測量數(shù)據(jù)通過IEC61850Client模塊存入測試工作站。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟(5)包括信號采集裝置帶時標采樣電能質(zhì)量標準源信號波形，測試工作站數(shù)據(jù)計算模塊接收信號采集裝置上傳的帶時標的電壓、電流采樣值為電能質(zhì)量指標標準值。
[0023]優(yōu)選的，所述步驟(6)包括測試控制模塊接收標準值與被檢設備的測量值，計算出被檢設備指標，給出檢測結果，并生成報告。
[0024]與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025]I)本發(fā)明不僅能實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測設備測量準確度的測試，還能進行測量方法的測試，較以往電能質(zhì)量監(jiān)測設備的測試更為全面；且實現(xiàn)了被檢設備的即插即測，極大提高了工作效率。
[0026]2)本發(fā)明采用GPS信號進行時鐘同步，保證了測試的可靠、準確性。
[0027]3)本發(fā)明信號采集裝置為可編程器件，可以用于二次開發(fā)，隨需求擴展其它功能，本專利的可延展性和拓展空間很大。
[0028]4)本發(fā)明采用規(guī)約轉(zhuǎn)換器可將非標準設備轉(zhuǎn)化為標準設備，從而實現(xiàn)非標準設備的無縫接入。
[0029]5)該系統(tǒng)無需外來指令輸入模塊，無需人工干預，操作人員僅需點擊測試工作站的一個按鍵即可完成所有功能的測試，對操作人員無需專業(yè)培訓，能夠全自動完成全部功能的自動測試。
[0030]6)本發(fā)明系統(tǒng)結構簡單，所有設備形成閉環(huán)回路，易于維護。
【專利附圖】
【附圖說明】[0031]圖1為本發(fā)明提供的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0033]本發(fā)明由電能質(zhì)量標準源、信號采集裝置、GPS對時裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測試工作站、被檢設備組成。
[0034]電能質(zhì)量標準源可以發(fā)生電能質(zhì)量測試信號。電能質(zhì)量標準源通過GPIB總線接收測試工作站給出的SCPI命令產(chǎn)生相應測試信號。
[0035]GPS對時裝置提供用于被檢設備和信號采集裝置的GPS對時信號。
[0036]信號采集裝置對電能質(zhì)量標準源所發(fā)出的電能質(zhì)量波形進行數(shù)字化采樣，該裝置采樣率需與被檢設備一致。此裝置通過網(wǎng)絡協(xié)議接收測試工作站控制指令、并上傳采樣值，測試工作站計算并給出電能質(zhì)量指標的標準值。此裝置需要與GPS信號對時。
[0037]規(guī)約轉(zhuǎn)化器用來將符合傳統(tǒng)通信規(guī)約的被測設備轉(zhuǎn)化為符合IEC61850標準的設備，從而接入自動測試系統(tǒng)。傳統(tǒng)通信規(guī)約包括:IEC60870-5系列(包括IEClOl、IEC103、IEC104)、CDT 規(guī)約、MODBUS 規(guī)約、DNP 規(guī)約、RP570 規(guī)約。
[0038]測試工作站用于控制電能質(zhì)量自動檢測過程以及計算信號采集裝置、被檢設備和所上傳的數(shù)據(jù)，從而自動給出檢測結果。主要包括儀器驅(qū)動模塊、IEC61850Client模塊、測試控制模塊、數(shù)據(jù)計算模塊、系統(tǒng)管理模塊，具體為:
[0039]儀器驅(qū)動模塊包括:電能質(zhì)量標準源接口為GPIB，支持標準程控指令SCPI，采用VISA虛擬儀器軟件結構進行儀器驅(qū)動，并可根據(jù)測試需要進行信號源的擴充、擴展。
[0040]IEC61850Client模塊:用于連接符合IEC61850標準的電能質(zhì)量監(jiān)測設備。符合IEC61850標準的設備可直接接入該模塊，其他設備則通過規(guī)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為標準規(guī)約接入。具體功能:1)能夠自動解析裝置配置文件(.1cd文件)，得到裝置邏輯模型結構；2)連接終端，獲取電能質(zhì)量實時數(shù)據(jù)報文，并完成61850報文解析；3)報文解析數(shù)據(jù)分類入庫。
[0041]測試控制模塊:此測試流程管理模塊主要完成整個自動測試流程控制。具體功能:O自定義測試項目與測試模板；2)測試標準值的生成和獲??；3)測試流程的管理，具體包括測試開始、中斷、重復控制及測試狀態(tài)查詢；4)按照測試模板，正確地調(diào)用設備驅(qū)動模塊；
5)能夠顯示測試結果；
[0042]數(shù)據(jù)計算模塊:通過數(shù)據(jù)采集卡采集的實時數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測指標的需要，由相關國標中所要求的標準測量算法計算得到所檢測指標的標準值，用于比對。
[0043]系統(tǒng)管理模塊包括:數(shù)據(jù)管理、測試腳本管理、日志管理、檢測信息管理、用戶管理、報告查詢等。
[0044]如圖1所述，本發(fā)明一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法具體流程如下:
[0045]( I)系統(tǒng)中各個設備都正常工作；
[0046](2)確保系統(tǒng)中各個需要對時的設備都與GPS時間同步；
[0047](3)儀器驅(qū)動模塊驅(qū)動電能質(zhì)量標準源，發(fā)生測試信號；
[0048](4)IEC61850標準被檢設備接收測試信號，并將測量數(shù)據(jù)通過IEC61850Client模塊存入測試工作站，其他設備通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器接入；
[0049](5)信號采集裝置帶時標采樣電能質(zhì)量標準源信號波形，測試工作站數(shù)據(jù)計算模塊接收信號采集裝置上傳的帶時標的電壓、電流采樣值為電能質(zhì)量指標標準值；
[0050](6)測試控制模塊接收標準值與被檢設備的測量值，根據(jù)檢測方法要求計算被檢設備指標，給出檢測結果，并生成報告。
[0051]實施例
[0052]下面以供電電壓幅值作為檢測目標，具體測試方法為:
[0053]《電磁兼容試驗和測量技術電能質(zhì)量測量方法》(GB/T17626.30)中規(guī)定對50Hz電力系統(tǒng)，供電電壓150周波值應為15個10周波值的方均根值，且每IOmin RTC計時點要對150周波時間間隔進行一次再同步。其中供電電壓的基本測量時間間隔應為10個周波。
[0054]具體測試實施方式:
[0055]( I)系統(tǒng)中各個設備都正常工作；
[0056](2)確保系統(tǒng)中信號采集裝置、被測電能質(zhì)量監(jiān)測設備與GPS時間同步；
[0057](3)電能質(zhì)量標準源接收測試工作站指令，發(fā)生測試信號，該測試信號是一變化的信號;
[0058](4)被檢設備接收測試信號，并將被測量供電電壓IOmin RTC計時點時150周波值測量數(shù)據(jù)上傳至測試工作站；
[0059](5)信號采集裝置帶時標采樣電能質(zhì)量信號波形，數(shù)據(jù)計算模塊接收信號采集裝置上傳的帶時標的電壓、電流采樣值，計算IOmin RTC計時點時信號源給出的供電電壓150周波標準值；
[0060](6)測試控制模塊接收該150周波標準值與被檢設備的測量值，進行比對，自動給出檢測結果。
[0061]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電能質(zhì)量標準源、信號采集裝置、GPS對時裝置、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、測試工作站和被檢設備； 所述電能質(zhì)量標準源通過GPS對時裝置分別連接信號采集裝置和被檢設備；所述測試工作站分別連接被檢設備和信號采集裝置。
2.如權利要求1所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)與GPS對時裝置通信，通過GPS對時裝置給系統(tǒng)提供對時信號進行電能質(zhì)量監(jiān)測設備、信號采集裝置的時鐘同步。
3.如權利要求1所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述電能質(zhì)量標準源通過測試信號線分別連接被檢設備和信號采集裝置；所述被檢設備通過以太網(wǎng)口或串口連接至測試工作站或通過規(guī)約轉(zhuǎn)化器將數(shù)據(jù)傳至測試工作站；所述信號采集裝置通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳至測試工作站。
4.如權利要求1所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述電能質(zhì)量標準源通過GPIB總線接收測試工作站給出的SCPI命令產(chǎn)生相應測試信號。
5.如權利要求3所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述規(guī)約轉(zhuǎn)化器將符合通信規(guī)約的被測設備轉(zhuǎn)化為符合IEC61850標準的設備；所述通信規(guī)約包括IEC60870-5系列、CDT規(guī)約、MODBUS規(guī)約、DNP規(guī)約和RP570規(guī)約。
6.如權利要求1所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的系統(tǒng)，其特征在于，所述測試工作站包括儀器驅(qū)動模塊、IEC61850Client模塊、測試控制模塊、數(shù)據(jù)計算模塊和系統(tǒng)管理模塊。
7.—種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述方法包括 1)啟動設備； 2)進行GPS時間同步； 3)接收指令并發(fā)生測試信號； 4)被檢設備接收測試信號并將測量數(shù)據(jù)存入測試工作站； 5)測試工作站接收信號采集裝置上傳的電能質(zhì)量指標標準值； 6)通過接收標準值與被檢設備的測量值，計算出被檢設備指標并生成檢測結果報告。
8.如權利要求7所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括所述電能質(zhì)量監(jiān)測設備中信號采集裝置、被測電能質(zhì)量監(jiān)測設備與GPS進行時間同止/J/ O
9.如權利要求7所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述步驟(3)包括電能質(zhì)量標準源接收測試工作站指令，發(fā)生測試信號；所述測試信號為變化的信號。
10.如權利要求7所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述步驟(4)包括所述經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化的IEC61850標準被檢設備接收測試信號，并將測量數(shù)據(jù)通過IEC61850Client模塊存入測試工作站。
11.如權利要求7所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述步驟(5)包括信號采集裝置帶時標采樣電能質(zhì)量標準源信號波形，測試工作站數(shù)據(jù)計算模塊接收信號采集裝置上傳的帶時標的電壓、電流采樣值為電能質(zhì)量指標標準值。
12.如權利要求7所述的一種測試電能質(zhì)量監(jiān)測設備的方法，其特征在于，所述步驟(6)包括測試控制模塊接收標準值與被檢設備的測量值，計算出被檢設備指標，給出檢測結果， 并生成報告。
【文檔編號】G01R35/00GK103616654SQ201310656718
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】安哲, 楊岑玉, 趙鵬程, 黃蒙, 王同勛, 周勝軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院