[实用新型]基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪

说明书

技术领域    

本实用新型涉及一种基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪，属电力系统智能变电站继电保护校验领域

背景技术    

目前，智能变电站以及数字化变电站的发展已经进入到大面积工程应用阶段，随着电子式互感器、传统互感器+合并单元模式的大量应用，合并单元将正式成为智能变电站以及数字化变电站的智能设备。随着国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》的发布，基于时间控制的合并单元也已经在智能变电站中大量应用，其中对合并单元的延时特性以及SMV报文时间抖动特性都已做出比较明确的规范，同步信号已经与保护无关，那么继电保护装置所依赖的采样值特性完全由合并单元的时间特性决定，目前各大模拟量输入的合并单元的设备制造商均实现了合并单元数字量报文输出的时间特性控制，其中延时特性，时间抖动特性基本满足了国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》中对于合并单元时间特性的要求。但目前国内还没有形成对于时间特性精确测试的方法以及设备，用以测试模拟量输入合并单元的延时特性、时间抖动特性以及在合并单元在同步切换守时过程中的延时变化情况、时间抖动变化情况。

从目前现状来看，迫切需要一种装置来定量精确测试合并单元数字信号输出的，而不仅仅是测试其秒脉冲的同步精度。其测试方法以及测试手段的实现可以很好地为智能变电站继电保护对于采样值在时间域上的精确要求，也为智能变电站的跨间隔同步实现提供技术上的依据。

发明内容    

本实用新型的目的是，为了解决智能变电站以及数字化变电站对于合并单元在正常情况下或同步异常情况下的延时特性以及时间抖动特性等方面的测试要求，并针对目前现有合并单元应用的技术现状，开发出基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间抖动测试仪。

本实用新型的技术方案是，本实用新型基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪由报文控制模块、报文检测模块、模拟量采集板卡、模拟量转换模块组成。报文检测模块连接报文控制模块的输入端，报文控制模块的接口与上位机接口相联；模拟量转换模块通过模拟量采集板卡与上位机接口相联；被试合并单元联接报文检测模块输入端。

报文控制模块是一块主CPU，采用嵌入式操作系统。

上位机与测试仪报文控制模块、模拟量采集板卡之间采用以太网通讯连接。测试仪报文检测模块与被试合并单元之间通过多模ST-ST光纤连接，测试仪内部也通过相同多模ST-ST光纤连接。

本实用新型的工作原理是，基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间特性测试仪依赖高精度的采集板卡采集与被试合并单元接收的相同的模拟信号，依托FPGA的精确时间测量以获得模拟量合并单元的延时值，以及报文发送的延时抖动数据。同时采用录波技术在延时抖动的突然变化过程中来测试合并单元的模拟量变化情况，以期获得模拟量输入合并单元在同步正常与异常等各种极端工况下的时间变化特性与模拟量之间的关系。

本实用新型的有益效果是，本测试仪测试精度高，采用高精度板卡作为模拟量采集，让模拟量精度对时间精度的影响降到最低；本测试仪实时性强，因为采用强大的嵌入式操作系统以及FPGA作为测试系统的终端测试设备，所以具有很好的实时性测试，快速响应，满足智能变电站过程层报文的实时性要求，时间分辨率可以达到20ns；自适应性好，不用导入CID文件格式，直接按照报文里的配置信息来实现合并单元校验工作。该测试仪可以精确地测试合并单元的时间特性，解决了合并单元的同步守时与智能二次设备之间的关系，为同步信号进入智能变电站体系建立理论依据。为智能变电站的大面积推广提供检测依据。

本实用新型适合应用于智能变电站。

附图说明    

    图1是本实用新型基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪的结构框图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图1所示。

本实施例基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪由报文控制模块、报文检测模块、模拟量采集板卡、模拟量转换模块组成。报文检测模块连接报文控制模块的输入端，报文控制模块的接口与上位机接口相联；模拟量转换模块通过模拟量采集板卡与上位机接口相联；被试合并单元联接报文检测模块输入端。

本实施例中报文控制模块为主CPU,采用嵌入式操作系统。本实施例测试仪通过测试合并单元基波相位角来反应合并单元的额定延时。

基于模拟量数字化传递的合并单元精确时间测试仪通过继电保护测试仪外加模拟量，测试仪与合并单元同时接入模拟信号，高精度板卡采集模拟信号，FPGA控制的报文检测模块接收来自被试合并单元的9-2报文信号，通过计算板卡接收数据与被试合并单元数字量之间的相位角差计算出合并单元的额定延时，并通过锁相环计算出被试合并单元延时发送抖动度。利用FPGA硬件高可靠性以及分辨率实时计算出合并单元发送报文的延时抖动度。