本發(fā)明涉及電能負(fù)荷計量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全社會用電負(fù)荷日益增長。在建設(shè)智能電網(wǎng)以及節(jié)能減排的大背景下，電網(wǎng)公司要提高能效管理水平并實現(xiàn)電能的合理利用，離不開更加精準(zhǔn)的計量檢測支持。在鐵路、鋼鐵、石化等領(lǐng)域的耗電大戶中，大型逆變器和整流器以及變頻器廣泛使用，造成電網(wǎng)電壓和電流信號的尖峰波特別明顯。由于尖峰波相對標(biāo)準(zhǔn)正弦波是已經(jīng)高度畸變的波形，

于是在計量檢測時對動態(tài)畸變負(fù)荷模擬功率源的電壓、電流輸出同步性要求極高，否則在檢測過程中會造成被測電能計算的結(jié)果跟標(biāo)準(zhǔn)電能相差很大，從而導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。提高動態(tài)畸變負(fù)荷條件下的電能計量檢測準(zhǔn)確度，是電力能源供需雙方貿(mào)易結(jié)算的共同需要。然而，由于基于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦功率理論設(shè)計的檢測儀器已經(jīng)難以滿足目前行業(yè)內(nèi)對非線性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等種類的動態(tài)畸變負(fù)荷的計量檢測，在非線性負(fù)荷和沖擊性負(fù)荷很明顯的耗電大戶的電能計量過程中，難以保證足夠的準(zhǔn)確度，一定程度上對計量的科學(xué)、公平、公正、合理原則構(gòu)成了挑戰(zhàn)，同時給電力部門帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

目前，國外電能質(zhì)量測儀的代表是福祿克公司制造的一款向量測量校準(zhǔn)系統(tǒng)fluke6105但是其超過100萬的價格非常昂貴，而國內(nèi)基于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)正弦功率理論設(shè)計的檢測儀器雖然成本較低，但是難以滿足目前行業(yè)內(nèi)對非線性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等種類的動態(tài)畸變負(fù)荷的計量檢測。即已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，少數(shù)能輸出諧波，也僅用于試驗，而非檢定誤差?？墒?，電能表工作現(xiàn)場的電能波形是動態(tài)的、非規(guī)則的，還有一些是暫態(tài)的和沖擊的。在這種情況下，傳統(tǒng)檢測儀器難以滿足嚴(yán)格意義的計量檢測要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例公開了一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)，解決了已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，難以滿足電能表工作現(xiàn)場的動態(tài)、非規(guī)則、沖擊的電能波形的計量檢測要求的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供了一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)，包括：

上位機、嵌入式控制系統(tǒng)、功率放大器，上位機與嵌入式控制系統(tǒng)連接，嵌入式控制系統(tǒng)還與功率放大器連接；

嵌入式控制系統(tǒng)包括通訊控制器、內(nèi)核存儲器、信號發(fā)生器、輸入輸出接口；

上位機與通訊控制器通信連接，通訊控制器還與內(nèi)核存儲器連接，用于將上位機的預(yù)置動態(tài)波形下發(fā)到內(nèi)核存儲器；

內(nèi)核存儲器還與信號發(fā)生器連接，信號發(fā)生器通過輸入輸出接口與功率放大器連接，信號發(fā)生器用于擬合預(yù)置動態(tài)波形并經(jīng)功率放大器放大輸出。

可選地，嵌入式控制系統(tǒng)還包括有：數(shù)字頻率合成器；

信號發(fā)生器連接有外部同步觸發(fā)脈沖，數(shù)字頻率合成器與信號發(fā)生器連接，用于控制信號發(fā)生器中的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的速率與外部同步觸發(fā)脈沖相匹配。

可選地，嵌入式控制系統(tǒng)還包括有：過載過熱保護(hù)單元；

過載過熱保護(hù)單元分別與內(nèi)核存儲器、輸入輸出接口連接，用于在電壓過載或電流過載或系統(tǒng)過熱時進(jìn)行保護(hù)操作。

可選地，嵌入式控制系統(tǒng)還包括有：檔位控制邏輯單元；

檔位控制邏輯單元分別與內(nèi)核存儲器、輸入輸出接口連接，用于對輸入輸出接口進(jìn)行檔位控制輸出。

可選地，上位機與通訊控制器之間通過網(wǎng)口或通訊串口進(jìn)行通信連接。

可選地，功率放大器包括電壓功率放大器和電流功率放大器。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供了一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)，包括：上位機、嵌入式控制系統(tǒng)、功率放大器，上位機與嵌入式控制系統(tǒng)連接，嵌入式控制系統(tǒng)還與功率放大器連接；嵌入式控制系統(tǒng)包括通訊控制器、內(nèi)核存儲器、信號發(fā)生器、輸入輸出接口；上位機與通訊控制器通信連接，通訊控制器還與內(nèi)核存儲器連接，用于將上位機的預(yù)置動態(tài)波形下發(fā)到內(nèi)核存儲器；內(nèi)核存儲器還與信號發(fā)生器連接，信號發(fā)生器通過輸入輸出接口與功率放大器連接，信號發(fā)生器用于擬合預(yù)置動態(tài)波形并經(jīng)功率放大器放大輸出。本實施例中通過將上位機通過通訊控制器與內(nèi)核存儲器連接，使得用戶可以根據(jù)實際需要預(yù)先將預(yù)置的或預(yù)先編輯好的動態(tài)波形在上位機下發(fā)至內(nèi)核存儲器，并由信號發(fā)生器從內(nèi)核存儲器中提取動態(tài)波形并進(jìn)行擬合后輸出，獲得適合于電能表工作現(xiàn)場所需要的動態(tài)波形，解決了已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，難以滿足電能表工作現(xiàn)場的動態(tài)、非規(guī)則、沖擊的電能波形的計量檢測要求的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例中提供的一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中提供的一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中提供的通過數(shù)字頻率合成器控制調(diào)節(jié)波形輸出與外部脈沖同步的控制流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中提供的經(jīng)控制邏輯控制輸出的波形流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例公開了一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)，用于解決已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，難以滿足電能表工作現(xiàn)場的動態(tài)、非規(guī)則、沖擊的電能波形的計量檢測要求的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實施例中提供的一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)的一個實施例包括：

上位機1、嵌入式控制系統(tǒng)2、功率放大器3，上位機1與嵌入式控制系統(tǒng)2連接，嵌入式控制系統(tǒng)2還與功率放大器3連接；

嵌入式控制系統(tǒng)2包括通訊控制器4、內(nèi)核存儲器5、信號發(fā)生器6、輸入輸出接口7；

上位機1與通訊控制器4通信連接，通訊控制器4還與內(nèi)核存儲器5連接，用于將上位機1的預(yù)置動態(tài)波形下發(fā)到內(nèi)核存儲器5；

內(nèi)核存儲器5還與信號發(fā)生器6連接，信號發(fā)生器6通過輸入輸出接口7與功率放大器3連接，信號發(fā)生器6用于擬合預(yù)置動態(tài)波形并經(jīng)功率放大器3放大輸出。

本實施例中通過將上位機1通過通訊控制器4與內(nèi)核存儲器5連接，使得用戶可以根據(jù)實際需要預(yù)先將預(yù)置的或預(yù)先編輯好的動態(tài)波形在上位機1下發(fā)至內(nèi)核存儲器5，并由信號發(fā)生器6從內(nèi)核存儲器5中提取動態(tài)波形并進(jìn)行擬合后輸出，獲得適合于電能表工作現(xiàn)場所需要的動態(tài)波形，解決了已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，難以滿足電能表工作現(xiàn)場的動態(tài)、非規(guī)則、沖擊的電能波形的計量檢測要求的技術(shù)問題。

請參閱圖2，本發(fā)明提供的一種動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)的另一個實施例包括：

上位機1、嵌入式控制系統(tǒng)2、功率放大器3，上位機1與嵌入式控制系統(tǒng)2連接，嵌入式控制系統(tǒng)2還與功率放大器3連接；

嵌入式控制系統(tǒng)2包括通訊控制器4、內(nèi)核存儲器5、信號發(fā)生器6、輸入輸出接口7；

上位機1與通訊控制器4通信連接，通訊控制器4還與內(nèi)核存儲器5連接，用于將上位機1的預(yù)置動態(tài)波形下發(fā)到內(nèi)核存儲器5；

內(nèi)核存儲器5還與信號發(fā)生器6連接，信號發(fā)生器6通過輸入輸出接口7與功率放大器3連接，信號發(fā)生器6用于擬合預(yù)置動態(tài)波形并經(jīng)功率放大器3放大輸出。

進(jìn)一步地，嵌入式控制系統(tǒng)2還包括有：數(shù)字頻率合成器8；

信號發(fā)生器6連接有外部同步觸發(fā)脈沖，數(shù)字頻率合成器8與信號發(fā)生器6連接，用于控制信號發(fā)生器6中的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(dac)的速率與外部同步觸發(fā)脈沖相匹配。

需要說明的是，動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))的輸出是在同步觸發(fā)脈沖下實現(xiàn)同步的，即動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)設(shè)計有同步鎖相機制，輸出波形的過零時刻能夠始終保持和過零觸發(fā)脈沖同步，同步誤差小于4us，一般保持在1us左右。鎖相功能是通過系統(tǒng)內(nèi)建的數(shù)字頻率合成器8頻率微調(diào)機制來實現(xiàn)的，即信號發(fā)生器6所連接的數(shù)字頻率合成器8的頻率微調(diào)機制，可以通過微調(diào)數(shù)字頻率合成器8的頻率來控制數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的速率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對外部同步觸發(fā)脈沖的同步跟蹤。

如圖3所示，系統(tǒng)通過過零中斷記錄觸發(fā)脈沖和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器過零的時刻，通過比較過零時刻的差異來調(diào)節(jié)數(shù)字頻率合成器8的輸出，數(shù)字頻率合成器8的輸出作為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出時鐘，調(diào)節(jié)數(shù)字頻率合成器8的輸出就可以調(diào)節(jié)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的過零時刻，直到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的過零時刻和觸發(fā)脈沖的到來時刻基本同步。調(diào)節(jié)過程使用pid調(diào)節(jié)方式來鎖相，讓系統(tǒng)的頻率輸出時刻跟蹤上觸發(fā)信號。

進(jìn)一步地，嵌入式控制系統(tǒng)2還包括有：過載過熱保護(hù)單元9；

過載過熱保護(hù)單元9分別與內(nèi)核存儲器5、輸入輸出接口7連接，用于在電壓過載或電流過載或系統(tǒng)過熱時進(jìn)行保護(hù)操作。

進(jìn)一步地，嵌入式控制系統(tǒng)2還包括有：檔位控制邏輯單元10；

檔位控制邏輯單元10分別與內(nèi)核存儲器5、輸入輸出接口7連接，用于對輸入輸出接口7進(jìn)行檔位控制輸出。

進(jìn)一步地，上位機1與通訊控制器4之間通過網(wǎng)口或通訊串口進(jìn)行通信連接。

進(jìn)一步地，功率放大器3包括電壓功率放大器和電流功率放大器，其中，電壓功率放大器和電流功率放大器均為三相、線性、高精度、高穩(wěn)定度的功率放大器。

如圖4所示，由信號發(fā)生器6完成信號的擬合、用戶下載波形的插值重建、dac速率匹配等任務(wù)。檔位控制邏輯單元10則根據(jù)用戶輸出的設(shè)定值和檔位控制邏輯值表完成檔位控制功能，信號發(fā)生器6在同步觸發(fā)脈沖的控制下同時輸出多路動態(tài)畸變模擬量小信號，然后由輸出接口將各路動態(tài)畸變模擬量小信號輸出到對應(yīng)的電壓功率放大器和電流功率放大器進(jìn)行放大并輸出。這個過程中，過載過熱保護(hù)單元9完成對系統(tǒng)的保護(hù)，主要有電壓過載、電流過載以及系統(tǒng)過熱。當(dāng)保護(hù)發(fā)生時系統(tǒng)將停止輸出并給出提示音，并通過通訊控制器4往上位機1的人機界面發(fā)送告警信號，從而提醒用戶。

本實施例中通過在測試環(huán)節(jié)把動態(tài)畸變負(fù)荷模擬功率源的電壓和電流輸出通過同步觸發(fā)信號聯(lián)接起來，即以同步觸發(fā)輸出的原理來實現(xiàn)動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)的電壓和電流的同步輸出，提供了一種基于電壓和電流同步觸發(fā)輸出的動態(tài)畸變負(fù)荷測試系統(tǒng)，可以以較低成本實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的電能計量檢測，解決了已有的電能檢定裝置，輸出的電量和檢定點基本上是以穩(wěn)態(tài)正弦基波為主，難以滿足電能表工作現(xiàn)場的動態(tài)、非規(guī)則、沖擊的電能波形的計量檢測要求的技術(shù)問題。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。