本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)智能變電站數(shù)字化計量體系校驗領(lǐng)域，具體地，涉及一種數(shù)字化計量系統(tǒng)測試裝置。

背景技術(shù)：

目前，智能變電站的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到大面積工程應(yīng)用階段，隨著電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表等設(shè)備的大量應(yīng)用，數(shù)字化計量系統(tǒng)已經(jīng)成為智能變電站的關(guān)鍵組成部分。數(shù)字化計量系統(tǒng)的整體準(zhǔn)確性受到互感器(包括電子式互感器和常規(guī)互感器)測量誤差、合并單元采樣或轉(zhuǎn)換誤差、數(shù)字化電能表算法誤差以及數(shù)字化采樣值傳輸系統(tǒng)丟幀或誤碼等多環(huán)節(jié)的共同影響。近年來已有較多關(guān)于數(shù)字化計量設(shè)備測試方法和裝置的研究，各廠家已生產(chǎn)出多種型號的測試設(shè)備，并在智能變電站數(shù)字化計量系統(tǒng)的測試中進(jìn)行了大量應(yīng)用。然而，近幾年智能變電站實際運(yùn)行的經(jīng)驗表明，數(shù)字化計量系統(tǒng)在實際運(yùn)行中仍存在很多問題，例如合并單元故障導(dǎo)致跳閘、線損指標(biāo)超標(biāo)、母線電量不平衡等等，其中大部分存在問題的案例中設(shè)備都經(jīng)過檢測并且合格，但在實際運(yùn)行中仍存在準(zhǔn)確度方面的缺陷，這些實例都暴露出已有測試手段仍存在諸多不足之處。

現(xiàn)有的數(shù)字化計量設(shè)備測試手段和方法仍舊沿襲了傳統(tǒng)計量裝置測試的思想，即對系統(tǒng)各個組成部分分別進(jìn)行嚴(yán)格的測試，保證每個部分的準(zhǔn)確性和可靠性，從而保證系統(tǒng)整體的準(zhǔn)確可靠。這種思想割裂了系統(tǒng)中各個設(shè)備之間的關(guān)系，使之成為獨立的個體，忽略了實際運(yùn)行中設(shè)備之間的配合和相互影響。對于傳統(tǒng)計量系統(tǒng)而言，設(shè)備之間界限清晰，采用模擬信號傳輸電氣參量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因此能夠通過各部分分別測試的方法保證整體的性能，但對于數(shù)字化計量系統(tǒng)而言，設(shè)備之間界限不再清晰，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號傳輸過程都比較復(fù)雜，設(shè)備之間的配合和相互影響十分關(guān)鍵，因此將系統(tǒng)割裂開來分別進(jìn)行測試的思想難以真實反映出實際運(yùn)行可能存在的問題，尤其是無法真實反映3/2接線、級聯(lián)等跨間隔計量方式下系統(tǒng)的整體準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致數(shù)字化計量系統(tǒng)在現(xiàn)場運(yùn)行中存在著很多不確定因素。

綜上所述，本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的數(shù)字化計量系統(tǒng)測試方法存在測試不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種數(shù)字化計量系統(tǒng)測試裝置，解決了現(xiàn)有的數(shù)字化計量系統(tǒng)測試方法存在測試不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，實現(xiàn)了裝置設(shè)計合理，能夠準(zhǔn)確對數(shù)字化計量系統(tǒng)進(jìn)行測試的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N數(shù)字化計量系統(tǒng)測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括：

數(shù)字化計量綜合測試儀、升流設(shè)備、升壓設(shè)備；其中：數(shù)字化計量綜合測試儀發(fā)出模擬量信號，將模擬量信號接入升流設(shè)備和升壓設(shè)備產(chǎn)生測試用的一次電流電壓信號；一次電流信號串接于電流互感器，一次電壓信號并接于電壓互感器；電流、電壓互感器輸出接回至數(shù)字化計量綜合測試儀，獲得標(biāo)準(zhǔn)電參量信號，并計算獲得標(biāo)準(zhǔn)電能信號作為測試裝置的標(biāo)準(zhǔn)信號源；電流、電壓互感器將電流電壓信號送至合并單元輸出數(shù)字電流電壓信號，通過數(shù)字化計量綜合測試儀采集電流電壓信號同步實現(xiàn)電流、電壓互感器的精度測試，并通過采集數(shù)字電流電壓信號實現(xiàn)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的功能；

合并單元同時將數(shù)字電流電壓信號傳輸至數(shù)字化電能表，數(shù)字化電能表輸出電能脈沖信號，數(shù)字化計量綜合測試儀采集數(shù)字化電能表的電能脈沖信號同步實現(xiàn)數(shù)字化電能表的實負(fù)載校驗工作；數(shù)字化計量綜合測試儀能夠測試數(shù)字化電能表的異常處理效果。

其中，本申請?zhí)峁┝艘环N系統(tǒng)級測試裝置來對數(shù)字化計量系統(tǒng)進(jìn)行整體的測試，能夠?qū)?shù)字化計量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的誤差進(jìn)行把控，從而測出數(shù)字化計量系統(tǒng)的整體誤差與各環(huán)節(jié)誤差間的關(guān)系，以消除數(shù)字化計量系統(tǒng)運(yùn)行過程中的風(fēng)險。這種裝置尤其適用于智能變電站數(shù)字化計量系統(tǒng)跨間隔計量的情形。

其中，數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表接收MU發(fā)出的數(shù)字電壓電流值，并計算電能，計算精度等級比被測的數(shù)字式電能表要高出2個精度等級，可以作為被測數(shù)字式電能表計量誤差評定的參考標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，數(shù)字化計量綜合測試儀通過模擬量標(biāo)準(zhǔn)表采集數(shù)字信號，將數(shù)字信號通過數(shù)字量發(fā)送模塊經(jīng)過報文控制模塊生成仿真數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸異常工況信息，將生產(chǎn)的信息傳輸至數(shù)字化電能表，測試數(shù)字化電能表的異常處理。

進(jìn)一步的，所述裝置還包括上位機(jī)，所述上位機(jī)與數(shù)字化計量綜合測試儀連接，用于控制模擬量信號幅值與相位角輸出。

進(jìn)一步的，所述數(shù)字化計量綜合測試儀包括：CPU、功率放大器、模擬量標(biāo)準(zhǔn)表、數(shù)字量接收模塊、數(shù)字量發(fā)送模塊、報文控制模塊、脈沖采集模塊，其中：功率放大器、模擬量標(biāo)準(zhǔn)表、數(shù)字量接收模塊、脈沖采集模塊均與CPU連接，數(shù)字量發(fā)送模塊與報文控制模塊連接，報文控制模塊、脈沖采集模塊與數(shù)字化電能表連接。

進(jìn)一步的，CPU發(fā)出模擬量信號，將二次信號接入到升流設(shè)備以及升壓設(shè)備，產(chǎn)生測試用一次電流電壓信號；次電流信號串接于電流互感器，一次電壓信號并接于電壓互感器；電流、電壓互感器輸出接回至模擬量標(biāo)準(zhǔn)表，獲得標(biāo)準(zhǔn)電參量信號并計算獲得標(biāo)準(zhǔn)電能信號作為測試裝置的標(biāo)準(zhǔn)信號源；電流、電壓互感器將電流電壓信號送至合并單元輸出數(shù)字電流電壓信號，通過數(shù)字量接收模塊采集電流電壓信號同步實現(xiàn)電流、電壓互感器的精度測試，模擬量標(biāo)準(zhǔn)表通過采集數(shù)字電流電壓信號實現(xiàn)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的功能；合并單元同時將信號通過送至數(shù)字化電能表，數(shù)字化電能表通過輸出電能脈沖信號，脈沖采集模塊采集數(shù)字化電能表的電能脈沖信號同步實現(xiàn)數(shù)字化電能表的實負(fù)載校驗工作；數(shù)字化計量綜合測試儀通過模擬量標(biāo)準(zhǔn)表采集數(shù)字信號，將數(shù)字信號通過數(shù)字量發(fā)送模塊經(jīng)過報文控制模塊生成仿真數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸異常工況信息，將生產(chǎn)的信息傳輸至數(shù)字化電能表，測試數(shù)字化電能表的異常處理。

本申請?zhí)峁┑囊粋€或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

1、通過功率放大器以及升流升壓系統(tǒng)搭建一次仿真系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化計量測試的一次電流電壓信號源；測試裝置通過程序控制功放輸出，從而控制升壓升流的大小，實現(xiàn)一次信號源的精確定量與自動控制，避免了目前通過手動調(diào)節(jié)調(diào)壓器來控制升壓升流的低效率且調(diào)節(jié)不準(zhǔn)的方式。

2、測試精度高，采用模擬標(biāo)準(zhǔn)表接入標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器的信號作為整個測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)源信號。

3、同步性。在一次升流升壓過程中同步過程中同時計算互感器、合并單元、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及數(shù)字化電能表的誤差從而同步測試數(shù)字化計量系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)誤差。

4、增加報文控制模塊，可以在報文中疊加錯誤信號來檢測數(shù)字化計量系統(tǒng)的糾錯性與適應(yīng)性。

5、兼容性強(qiáng)，可以同時兼容電子式互感器與傳統(tǒng)互感器搭建的數(shù)字化計量系統(tǒng)。

6、支持跨間隔計量測試，可同時接入多個間隔的互感器與合并單元信號，可支持跨間隔計量的系統(tǒng)級測試。

7、兩種工作模式，可同時實現(xiàn)數(shù)字化電能表實負(fù)載與虛負(fù)載測試的需要。

該裝置可以很好地測試數(shù)字化計量的各環(huán)節(jié)誤差，數(shù)字化計量整系統(tǒng)誤差的測試問題，為數(shù)字化計量進(jìn)入計量體系建立理論依據(jù)，為智能變電站的大面積推廣提供檢測依據(jù)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定；

圖1是本申請中數(shù)字化計量系統(tǒng)測試裝置的組成示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種數(shù)字化計量系統(tǒng)測試裝置，解決了現(xiàn)有的數(shù)字化計量系統(tǒng)測試方法存在測試不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，實現(xiàn)了裝置設(shè)計合理，能夠準(zhǔn)確對數(shù)字化計量系統(tǒng)進(jìn)行測試的技術(shù)效果。

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在相互不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如附圖1所示，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為數(shù)字化計量系統(tǒng)綜合測試儀發(fā)出三組100V/5A的模擬量信號，通過上位機(jī)軟件來控制其幅值與相位角輸出，將這些二次信號接入到兩組升流設(shè)備以及一組升壓設(shè)備，從而產(chǎn)生測試用的可控負(fù)載與功率因素一次電流電壓信號。一次電流信號串接于標(biāo)準(zhǔn)電流互感器以及電子式或傳統(tǒng)電流互感器，一次電壓信號并接于標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器以及電子式或傳統(tǒng)電壓互感器。標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器輸出接回至數(shù)字化計量綜合測試儀，獲得標(biāo)準(zhǔn)電流電壓等電參量信號并計算獲得標(biāo)準(zhǔn)電能信號作為整個數(shù)字化計量系統(tǒng)測試的標(biāo)準(zhǔn)信號源。電子式或傳統(tǒng)互感器將電流電壓信號送至數(shù)字量或模擬量合并單元輸出IEC61850-9-2數(shù)字電流電壓信號，通過數(shù)字化計量綜合測試儀的數(shù)字采樣模塊采集電流電壓信號同步實現(xiàn)電子式或傳統(tǒng)電流互感器、電子式或傳統(tǒng)電壓互感器的整體精度測試，并通過采集這些數(shù)字電流電壓信號實現(xiàn)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的功能。合并單元同時將信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)送至數(shù)字化電能表，數(shù)字化電能表通過計量計算后輸出電能脈沖信號，數(shù)字化計量綜合測試系統(tǒng)采集數(shù)字化電能表的電能脈沖信號同步實現(xiàn)數(shù)字化電能表的實負(fù)載校驗工作。數(shù)字化計量綜合測試儀同時可以將通過標(biāo)準(zhǔn)表采集的數(shù)字信號通過數(shù)字量發(fā)送模塊經(jīng)過報文控制仿真數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸異常工況測試數(shù)字化電能表的異常處理效果。

模擬標(biāo)準(zhǔn)采集報文控制的跨間隔數(shù)字化計量系統(tǒng)測試的上位機(jī)軟件在電腦上實現(xiàn)，軟件采用labview編程，界面設(shè)計友好，操作簡單，可以將數(shù)字化計量系統(tǒng)的整個測試過程進(jìn)行記錄并分析，從而得出數(shù)字化計量系統(tǒng)的整系統(tǒng)誤差與各誤差測量環(huán)節(jié)之間的關(guān)系。

整個測試系統(tǒng)具有兩種工作模式。一是實負(fù)載測試數(shù)字化電能表接收來自合并單元的信號，在不改變現(xiàn)有數(shù)字化計量系統(tǒng)架構(gòu)的情況下通過模擬標(biāo)準(zhǔn)信號作為系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)源測試數(shù)字化計量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差。二是虛負(fù)載測試數(shù)字化電能表接收來自數(shù)字化計量測試儀的可控數(shù)字信號，利用模擬信號轉(zhuǎn)發(fā)過程中存在的誤差以及報文異常進(jìn)行定量控制，從而測試數(shù)字化計量的整體誤差與各環(huán)節(jié)之間的定量關(guān)系可以對現(xiàn)場計量異常進(jìn)行實時仿真。

模擬標(biāo)準(zhǔn)采集報文控制的跨間隔數(shù)字化計量系統(tǒng)測試方法是一套數(shù)字化計量系統(tǒng)級測試設(shè)備，利用功放輸出二次電流電壓信號配上帶標(biāo)互的升流升壓裝置最終輸出可控幅值與相位的一次電流與電壓信號發(fā)送至被測數(shù)字化計量系統(tǒng)電子式或傳統(tǒng)互感器，再利用模擬量標(biāo)準(zhǔn)表模塊采集CT、PT標(biāo)互輸出的二次電流電壓值，數(shù)字量接收模塊接收來自合并單元的數(shù)字信號，數(shù)字量發(fā)送模塊配上報文控制模塊仿真網(wǎng)絡(luò)傳輸異常狀態(tài)，再采集數(shù)字化電能表的脈沖信號，從而實現(xiàn)數(shù)字化計量整系統(tǒng)地完整測試。

數(shù)字化計量綜合測試儀主CPU采用摩托羅拉新一代POWER PC MPC8247，使裝置的穩(wěn)定性和運(yùn)算速度得到可靠保證，光接收器件采用Agilent(安捷倫)公司的光接收器件，模擬量標(biāo)準(zhǔn)表采集模塊采用AD公司的18位AD7691以確保整個測試系統(tǒng)的模擬量采樣精度，功率放大器采用線性功放模塊化直藕式電路以確保在整個測試過程的帶負(fù)載能力以及長期測試過程的波形穩(wěn)定度，數(shù)字量接收與發(fā)送以及報文控制模塊以太網(wǎng)控制由XILEX公司的FPGA芯片來實現(xiàn)以確保IEC61850-9協(xié)議接收與發(fā)送的離散性精度控制可以精確到100ns，對時模塊來獲得精確時間參數(shù)，接口采用ST，光纖波長采用1310nm。同步信號采用高精度恒溫精振以確保在沒有外接同步信號源的情況下也可以完成測試。報文發(fā)送與接收模塊采用雙FPGA來實現(xiàn)，以確保數(shù)字源的可信度。

升流升壓器為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備自帶標(biāo)準(zhǔn)電壓電流互感器，其二次輸出精度優(yōu)于0.01級以保證整個測試系統(tǒng)的系統(tǒng)精度，其升流升壓值的大小根據(jù)測試被試系統(tǒng)的測試需要進(jìn)行配置。

上位機(jī)分析的顯示通過電腦實現(xiàn)，界面軟件采用labview編程實現(xiàn)。電腦與數(shù)字化計量綜合測試儀之間通過以太網(wǎng)通訊?？赏ㄟ^軟件的配置自動在實負(fù)載與虛負(fù)載兩種測試模式間切換。

上述本申請實施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點：

1、通過功率放大器以及升流升壓系統(tǒng)搭建一次仿真系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化計量測試的一次電流電壓信號源；測試裝置通過程序控制功放輸出，從而控制升壓升流的大小，實現(xiàn)一次信號源的精確定量與自動控制，避免了目前通過手動調(diào)節(jié)調(diào)壓器來控制升壓升流的低效率且調(diào)節(jié)不準(zhǔn)的方式。

2、測試精度高，采用模擬標(biāo)準(zhǔn)表接入標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器的信號作為整個測試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)源信號。

3、同步性。在一次升流升壓過程中同步過程中同時計算互感器、合并單元、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及數(shù)字化電能表的誤差從而同步測試數(shù)字化計量系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)誤差。

4、增加報文控制模塊，可以在報文中疊加錯誤信號來檢測數(shù)字化計量系統(tǒng)的糾錯性與適應(yīng)性。

5、兼容性強(qiáng)，可以同時兼容電子式互感器與傳統(tǒng)互感器搭建的數(shù)字化計量系統(tǒng)。

6、支持跨間隔計量測試，可同時接入多個間隔的互感器與合并單元信號，可支持跨間隔計量的系統(tǒng)級測試。

7、兩種工作模式，可同時實現(xiàn)數(shù)字化電能表實負(fù)載與虛負(fù)載測試的需要。

該裝置可以很好地測試數(shù)字化計量的各環(huán)節(jié)誤差，數(shù)字化計量整系統(tǒng)誤差的測試問題，為數(shù)字化計量進(jìn)入計量體系建立理論依據(jù)，為智能變電站的大面積推廣提供檢測依據(jù)。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。