一種合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)包括合并單元包括CPU模件、IO模件、固有AC模件和可拆卸移植的標(biāo)準(zhǔn)AC模件；固有AC模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的采樣輸出端連接CPU模件；CPU模件通過IO模件控制三相交流模擬信號(hào)源輸出模擬信號(hào)源，三相交流模擬信號(hào)源的輸出端分別連接標(biāo)準(zhǔn)AC模件和固有AC模件；上位機(jī)包括人機(jī)接口，人機(jī)接口上設(shè)有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按鍵；上位機(jī)從人機(jī)接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數(shù)據(jù)，進(jìn)而向合并單元的CPU模件發(fā)送控制指令；CPU模件根據(jù)接收到的控制指令控制IO模件、固有AC模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的工作。利用本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)合并單元采樣、精度校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試等多種功能，效率提高的同時(shí)降低了成本。
【專利說明】
-種合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電力系統(tǒng)保護(hù)與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有合并單元采樣與 測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 合并單元作為智能變電站的重要組成部分，是過程層的關(guān)鍵設(shè)備，其對(duì)來自二次 轉(zhuǎn)換器的電流或電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合的物理單元。在進(jìn)行電流、電壓等數(shù)據(jù)的采樣 時(shí)，合并單元采樣的準(zhǔn)確性與保護(hù)、測(cè)控等環(huán)節(jié)密切相關(guān)，直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn) 行。
[0003] 目前，一般通過合并單元校驗(yàn)儀等設(shè)備對(duì)合并單元采樣功能進(jìn)行測(cè)試與校準(zhǔn)，需 要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，不便于工程調(diào)試與產(chǎn)品維護(hù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題為:對(duì)現(xiàn)有的合并單元進(jìn)行改進(jìn)，增加標(biāo)準(zhǔn)AC模件 用于合并單元采樣數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)，W及暫態(tài)測(cè)試時(shí)的采樣數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)合并 單元的校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試，W滿足工程實(shí)踐的需求。
[0005] 本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案具體為:一種合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，包括合并單 元、=相交流模擬信號(hào)源和上位機(jī)；
[0006] 合并單元包括CPU模件、IO模件、固有AC模件和可拆卸移植的標(biāo)準(zhǔn)AC模件；固有AC 模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的采樣輸出端連接CPU模件;CPU模件通過IO模件控制S相交流模擬信號(hào) 源輸出模擬信號(hào)源，=相交流模擬信號(hào)源的輸出端分別連接標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件和固有A對(duì)莫件；
[0007] 上位機(jī)包括人機(jī)接口，人機(jī)接口上設(shè)有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按 鍵;上位機(jī)從人機(jī)接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數(shù)據(jù)，進(jìn)而向合并單元的CPU模件 發(fā)送控制指令;CPU模件根據(jù)接收到的控制指令控制IO模件、固有A對(duì)莫件和標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件的工 作。
[000引本實(shí)用新型中，固有AC模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件皆采用現(xiàn)有的互感器，用于采集交流電 壓電流信號(hào)，其中固有A對(duì)莫件采用普通的互感器，為現(xiàn)有技術(shù)中合并單元普遍使用的、精度 要求不高的A對(duì)莫件，適合合并單元的大規(guī)模使用，成本較低。標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件采用高精度的標(biāo)準(zhǔn) 互感器，其為現(xiàn)有產(chǎn)品，性能精度較高，成本也高，本實(shí)用新型將標(biāo)準(zhǔn)AC模件設(shè)置為可移植 的模塊，使得標(biāo)準(zhǔn)AC模件能夠通用于多個(gè)合并單元的精度校準(zhǔn)中，自然成本得到了控制。且 綜合來講，大規(guī)模的固有AC模件和少量的用于精度校準(zhǔn)AC模件，是能夠大大降低總體成本 的。
[0009]優(yōu)選的，本實(shí)用新型合并單元中，IO模件包括控制器和繼電器，控制器連接CPU模 件，繼電器觸點(diǎn)串接在=相交流模擬信號(hào)源的觸發(fā)電路上;控制器控制繼電器的工作從而 控制繼電器觸點(diǎn)的閉合，使得觸發(fā)電路導(dǎo)通，進(jìn)而=相交流模擬信號(hào)源輸出模擬信號(hào)源。所 述=相交流模擬信號(hào)源的觸發(fā)電路可為其供電電路，或其它開關(guān)電路，可決定=相交流模 擬信號(hào)源是否能夠正常輸出的相關(guān)電路。
[0010] 進(jìn)一步的，IO模件還包括光禪，IO模件中的控制器采用CPLD，控制器通過光禪控制 繼電器線圈的得電和失電，從而控制繼電器觸點(diǎn)的閉合或斷開。通過光禪與繼電器的組合 可更好實(shí)現(xiàn)利用小電流驅(qū)動(dòng)大電流的=相交流模擬信號(hào)源。
[0011] 更進(jìn)一步的，人機(jī)接口上的合并單元工作模式選擇按鍵包括采樣模式按鍵、精度 測(cè)試按鍵、精度校準(zhǔn)按鍵和暫態(tài)測(cè)試按鍵，分別對(duì)應(yīng)可使得上位機(jī)向合并單元的CPU模件發(fā) 送采樣指令、精度測(cè)試指令、精度校準(zhǔn)指令和暫態(tài)測(cè)試指令;CP訴良據(jù)接收到的上位機(jī)控制 指令，控制合并單元中其它模件的工作。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果為:通過對(duì)現(xiàn)有合并單元進(jìn)行改進(jìn)，增加可移植的標(biāo)準(zhǔn)AC 模件，作為精度校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試過程中的基準(zhǔn)，并輔W上位機(jī)、人機(jī)接口、CPU模件和S相交 流模擬信號(hào)源，使得合并單元的測(cè)試與校準(zhǔn)效率得到提高，且無需額外用到合并單元校驗(yàn) 儀，成本降低。本實(shí)用新型系統(tǒng)能夠適用于大規(guī)模合并單元的采樣、精度校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試， 工程調(diào)試與產(chǎn)品維護(hù)更加方便快捷。
【附圖說明】

[0013] 圖1所示為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2所示為IO模件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3所示為本實(shí)用新型根據(jù)角差利用插值算法調(diào)整波形的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述。
[0017] 請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型的合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，包括合并單元、=相交流模 擬信號(hào)源和上位機(jī)；
[0018] 合并單元包括CPU模件、IO模件、固有AC模件和可拆卸移植的標(biāo)準(zhǔn)AC模件；固有AC 模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的采樣輸出端連接CPU模件;CPU模件通過IO模件控制S相交流模擬信號(hào) 源輸出模擬信號(hào)源，=相交流模擬信號(hào)源的輸出端分別連接標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件和固有A對(duì)莫件；
[0019] 上位機(jī)包括人機(jī)接口，人機(jī)接口上設(shè)有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按 鍵;上位機(jī)從人機(jī)接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數(shù)據(jù)，進(jìn)而向合并單元的CPU模件 發(fā)送控制指令;CPU模件根據(jù)接收到的控制指令控制IO模件、固有A對(duì)莫件和標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件的工 作。
[0020] 實(shí)施例
[0021] 本實(shí)施例中，固有AC模件采用普通的互感器加周邊電路的形式，為現(xiàn)有技術(shù)中合 并單元普遍使用的、精度要求不高的AC模件，適合合并單元的大規(guī)模使用，成本較低。標(biāo)準(zhǔn) AC模件采用高精度的標(biāo)準(zhǔn)互感器加周邊電路的形式，標(biāo)準(zhǔn)AC模件為現(xiàn)有產(chǎn)品，其性能精度 較高，成本也高，本實(shí)用新型將標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件設(shè)置為可移植的模塊，使得標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件能夠通用 于多個(gè)合并單元的精度校準(zhǔn)中，自然成本得到了控制。且綜合來講，大規(guī)模的固有A對(duì)莫件和 少量的用于精度校準(zhǔn)A對(duì)莫件，是能夠大大降低總體成本的。
[0022] 人機(jī)接口可采用觸摸顯示屏，顯示界面上設(shè)置合并單元工作模式選擇按鍵，合并 單元工作模式選擇按鍵包括采樣模式按鍵、精度校測(cè)試按鍵、精度校準(zhǔn)按鍵和暫態(tài)測(cè)試按 鍵，分別對(duì)應(yīng)使得上位機(jī)向合并單元的CPU模件發(fā)送采樣指令、精度測(cè)試指令、精度校準(zhǔn)指 令和暫態(tài)測(cè)試指令。CPU模件根據(jù)接收到的上位機(jī)控制指令，工作在相應(yīng)模式下：
[0023] 采樣模式下，合并單元通過固有AC模件獲取采樣數(shù)據(jù)；即作為一般合并單元正常 使用；
[0024] 精度測(cè)試模式下，固有AC模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的輸入端連接相同的信號(hào)源進(jìn)行采 樣，并將采樣到的數(shù)據(jù)傳輸至CPU模件;CPU模件將固有AC模件的采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)AC模件的 采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算采樣數(shù)據(jù)幅值及相角的精度偏差；
[0025] 精度校準(zhǔn)模式下，CPU模件根據(jù)上述精度偏差對(duì)固有AC模件輸出的幅值和相角進(jìn) 行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)，并獲取校準(zhǔn)后的精度偏差;精度校準(zhǔn)可采用現(xiàn)有技術(shù)，參考現(xiàn)有技術(shù)中利用其 它校準(zhǔn)儀器對(duì)合并單元進(jìn)行精度校準(zhǔn)的方法，如：
[00%]首先計(jì)算采樣數(shù)據(jù)幅值精度偏差a幅e及相角精度偏差a婚I:
[0027] a纖=白椅隹-白觸 (1)
[0028]
掛
[0029] 其中，0椅隹、A截I為標(biāo)準(zhǔn)模件采樣波形的相角及幅值，0截|、A截I為普通模件采樣波形 的相角及幅值；
[0030] 然后將a錐I作為角差調(diào)節(jié)系數(shù)，a幡直作為幅值調(diào)節(jié)系數(shù)，調(diào)整固有AC模件的波形輸 出：對(duì)于幅值，采樣數(shù)據(jù)直接乘W幅值調(diào)節(jié)系數(shù)CW直，W調(diào)整輸出波形縮小或增大；對(duì)于相 角，利用插值法，根據(jù)角差調(diào)節(jié)系數(shù)〇儀1，調(diào)整波形前移或滯后：
[0031] 根據(jù)a儀!計(jì)算出待調(diào)整的時(shí)間差A(yù)t,若a儀I的單位為分，At的單位為秒，計(jì)算公式 如下：
[0032]
(J)
[00削參考圖3,若采樣周期為T，ti時(shí)刻的值為yi，t2時(shí)刻的值為y2,則插值調(diào)整后t2時(shí)刻 輸出的數(shù)值為：
[0034]
(4);
[0035] 插值可W達(dá)到波形移動(dòng)的效果。比如相位偏差折算的調(diào)節(jié)時(shí)間為0.001s，那么調(diào) 整后的波形3s時(shí)刻的值應(yīng)該對(duì)應(yīng)調(diào)整前的波形2.999s時(shí)刻的值。我們根據(jù)調(diào)整前的波形， 獲取2.999s的值放到3s輸出就可W實(shí)現(xiàn)波形移動(dòng)了。如何獲取2.999s的值呢？只能通過插 值。因?yàn)樗赡苁俏粗?，只有采樣?jié)拍上的值是已知的。比如采樣周期如果為0.002s的 話，2.998s和3s的值是已知的，而2.999s是未知的，因此要根據(jù)已知值插值求出需要時(shí)刻的 值。
[0036] 暫態(tài)測(cè)試模式下，CPU模件通過IO模件控制測(cè)試觸發(fā)接點(diǎn)導(dǎo)通，從而使得S相交流 模擬信號(hào)源分別向標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件和固有A對(duì)莫件輸出暫態(tài)波形形式的模擬信號(hào)源;標(biāo)準(zhǔn)AC模件 和固有AC模件分別對(duì)模擬信號(hào)源進(jìn)行采樣，并傳輸至CPU模件;CPU模件即可W標(biāo)準(zhǔn)AC模件 的采樣數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，計(jì)算固有A對(duì)莫件的暫態(tài)特性，并將結(jié)果傳輸至上位機(jī)。暫態(tài)特性計(jì)算為 現(xiàn)有技術(shù)。
[0037] 參考圖2, IO模件采用CPLD、光禪與繼電器的組合形式，IO模件可通過SPI總線與 CPU模件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;光禪連接繼電器線圈，光禪導(dǎo)通后繼電器線圈得電，繼電器觸點(diǎn)動(dòng) 作。在工作模式為暫態(tài)測(cè)試模式時(shí)，CPU模件向IO模件的CPLD控制器發(fā)送測(cè)試指令，C化D忍 片解析SPI通訊報(bào)文，獲取CPU模件下達(dá)的觸發(fā)命令后，通過光禪驅(qū)動(dòng)繼電器，使得繼電器觸 點(diǎn)導(dǎo)通，進(jìn)而S相交流模擬信號(hào)源輸出暫態(tài)波形至固有A對(duì)莫件和標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件，CPU模件獲取 并分析標(biāo)準(zhǔn)AC模件及固有AC模件的暫態(tài)數(shù)據(jù)，并通過人機(jī)接口顯示。同理，當(dāng)CPLD解析到停 止命令后，繼電器觸點(diǎn)關(guān)斷，暫態(tài)測(cè)試結(jié)束。本實(shí)用新型系統(tǒng)可進(jìn)行暫態(tài)分析主要有:衰減 時(shí)間常數(shù)、最大峰值瞬時(shí)誤差、復(fù)合誤差，也可在人機(jī)接口中設(shè)置選擇按鍵，供用戶選擇?；?于獲取到的暫態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行上述各種暫態(tài)分析的算法過程分別為現(xiàn)有技術(shù)。
[0038] 上位機(jī)將從CPU模件獲取的采樣數(shù)據(jù)、精度偏差W及固有A對(duì)莫件的暫態(tài)特性，傳輸 至人機(jī)接口進(jìn)行顯示，方便工作人員的查看。其中精度偏差包括校準(zhǔn)后的精度偏差。
[0039] 本實(shí)用新型系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，可采用W下步驟：
[0040] (1)插入標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件，從上位機(jī)端的人機(jī)接口配置采樣通道信息;本實(shí)用新型的標(biāo) 準(zhǔn)A對(duì)莫件是可移植的，能夠重復(fù)用于不同合并單元中固有A對(duì)莫件的校準(zhǔn)和測(cè)試；
[0041] (2)通過人機(jī)接口選擇精度測(cè)試模式按鍵啟動(dòng)精度測(cè)試功能，使得CPU模件將固有 A對(duì)莫件的采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件的采樣數(shù)據(jù)相比較，計(jì)算幅值、相角的偏差，并在人機(jī)接口 界面顯示；
[0042] (3)通過人機(jī)接口選擇自動(dòng)校準(zhǔn)模式按鍵啟動(dòng)自動(dòng)校準(zhǔn)功能，則CPU模件根據(jù)精度 偏差，自動(dòng)設(shè)置幅值、相角的調(diào)節(jié)系數(shù)，并在人機(jī)接口顯示校準(zhǔn)后的精度偏差；
[0043] (4)通過人機(jī)接口啟動(dòng)暫態(tài)測(cè)試功能，則IO模件控制暫態(tài)測(cè)試觸發(fā)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，從而 觸發(fā)S相交流模擬信號(hào)源產(chǎn)生暫態(tài)波形，CPU模件W標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件的采樣數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，計(jì)算固 有A對(duì)莫件的暫態(tài)特性，并通過人機(jī)接口顯示測(cè)試結(jié)果；
[0044] (5)拔出標(biāo)準(zhǔn)A對(duì)莫件，并通過人機(jī)接口選擇采樣模式，則合并單元作為一般合并單 元使用。
[0045] 本實(shí)用新型通過對(duì)現(xiàn)有合并單元進(jìn)行改進(jìn)，增加可移植的標(biāo)準(zhǔn)AC模件，作為精度 校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試過程中的基準(zhǔn)，并輔W上位機(jī)、人機(jī)接口、CPU模件和S相交流模擬信號(hào)源， 使得合并單元的測(cè)試與校準(zhǔn)效率得到提高，且無需額外用到合并單元校驗(yàn)儀，成本降低。本 實(shí)用新型系統(tǒng)能夠適用于大規(guī)模合并單元的采樣、精度校準(zhǔn)和暫態(tài)測(cè)試，工程調(diào)試與產(chǎn)品 維護(hù)更加方便快捷。
[0046] W上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，包括合并單元、三相交流模擬信號(hào)源和上 位機(jī)； 合并單元包括CPU模件、10模件、固有AC模件和可拆卸移植的標(biāo)準(zhǔn)AC模件；固有AC模件 和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的采樣輸出端連接CPU模件;CPU模件通過10模件控制三相交流模擬信號(hào)源輸 出模擬信號(hào)源，三相交流模擬信號(hào)源的輸出端分別連接標(biāo)準(zhǔn)AC模件和固有AC模件； 上位機(jī)包括人機(jī)接口，人機(jī)接口上設(shè)有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按鍵； 上位機(jī)從人機(jī)接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數(shù)據(jù)，進(jìn)而向合并單元的CPU模件發(fā) 送控制指令;CHJ模件根據(jù)接收到的控制指令控制10模件、固有AC模件和標(biāo)準(zhǔn)AC模件的工 作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，10模件包括控制器和繼 電器，控制器連接CPU模件，繼電器觸點(diǎn)串接在三相交流模擬信號(hào)源的觸發(fā)電路上;控制器 控制繼電器的工作從而控制繼電器觸點(diǎn)的閉合，使得觸發(fā)電路導(dǎo)通，進(jìn)而三相交流模擬信 號(hào)源輸出模擬信號(hào)源。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合并單元采樣與測(cè)試系統(tǒng)，其特征是，10模件還包括光耦，10 模件中的控制器采用CPLD，控制器通過光耦控制繼電器線圈的得電和失電，從而控制繼電 器觸點(diǎn)的閉合或斷開。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK205720626SQ201620622564
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】李帥, 龔世敏, 陳幅鋒, 趙謙, 謝坤, 程成
【申請(qǐng)人】南京國電南自電網(wǎng)自動(dòng)化有限公司