一種合并單元采樣與測試系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種合并單元采樣與測試系統，系統包括合并單元包括CPU模件、IO模件、固有AC模件和可拆卸移植的標準AC模件；固有AC模件和標準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源輸出模擬信號源，三相交流模擬信號源的輸出端分別連接標準AC模件和固有AC模件；上位機包括人機接口，人機接口上設有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按鍵；上位機從人機接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數據，進而向合并單元的CPU模件發送控制指令；CPU模件根據接收到的控制指令控制IO模件、固有AC模件和標準AC模件的工作。利用本實用新型可實現合并單元采樣、精度校準和暫態測試等多種功能，效率提高的同時降低了成本。
【專利說明】
-種合并單元采樣與測試系統
技術領域
[0001] 本實用新型設及電力系統保護與控制技術領域，特別是一種具有合并單元采樣與 測試系統。
【背景技術】
[0002] 合并單元作為智能變電站的重要組成部分，是過程層的關鍵設備，其對來自二次 轉換器的電流或電壓數據進行時間相關組合的物理單元。在進行電流、電壓等數據的采樣 時，合并單元采樣的準確性與保護、測控等環節密切相關，直接影響電力系統的安全可靠運 行。
[0003] 目前，一般通過合并單元校驗儀等設備對合并單元采樣功能進行測試與校準，需 要耗費大量的時間和精力，不便于工程調試與產品維護。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型要解決的技術問題為:對現有的合并單元進行改進，增加標準AC模件 用于合并單元采樣數據的校準，W及暫態測試時的采樣數據基準，使得系統能夠實現合并 單元的校準和暫態測試，W滿足工程實踐的需求。
[0005] 本實用新型采取的技術方案具體為:一種合并單元采樣與測試系統，包括合并單 元、=相交流模擬信號源和上位機；
[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準AC模件；固有AC 模件和標準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 源輸出模擬信號源，=相交流模擬信號源的輸出端分別連接標準A對莫件和固有A對莫件；
[0007] 上位機包括人機接口，人機接口上設有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按 鍵;上位機從人機接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數據，進而向合并單元的CPU模件 發送控制指令;CPU模件根據接收到的控制指令控制IO模件、固有A對莫件和標準A對莫件的工 作。
[000引本實用新型中，固有AC模件和標準AC模件皆采用現有的互感器，用于采集交流電 壓電流信號，其中固有A對莫件采用普通的互感器，為現有技術中合并單元普遍使用的、精度 要求不高的A對莫件，適合合并單元的大規模使用，成本較低。標準A對莫件采用高精度的標準 互感器，其為現有產品，性能精度較高，成本也高，本實用新型將標準AC模件設置為可移植 的模塊，使得標準AC模件能夠通用于多個合并單元的精度校準中，自然成本得到了控制。且 綜合來講，大規模的固有AC模件和少量的用于精度校準AC模件，是能夠大大降低總體成本 的。
[0009]優選的，本實用新型合并單元中，IO模件包括控制器和繼電器，控制器連接CPU模 件，繼電器觸點串接在=相交流模擬信號源的觸發電路上;控制器控制繼電器的工作從而 控制繼電器觸點的閉合，使得觸發電路導通，進而=相交流模擬信號源輸出模擬信號源。所 述=相交流模擬信號源的觸發電路可為其供電電路，或其它開關電路，可決定=相交流模 擬信號源是否能夠正常輸出的相關電路。
[0010] 進一步的，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的閉合或斷開。通過光禪與繼電器的組合 可更好實現利用小電流驅動大電流的=相交流模擬信號源。
[0011] 更進一步的，人機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 測試按鍵、精度校準按鍵和暫態測試按鍵，分別對應可使得上位機向合并單元的CPU模件發 送采樣指令、精度測試指令、精度校準指令和暫態測試指令;CP訴良據接收到的上位機控制 指令，控制合并單元中其它模件的工作。
[0012] 本實用新型的有益效果為:通過對現有合并單元進行改進，增加可移植的標準AC 模件，作為精度校準和暫態測試過程中的基準，并輔W上位機、人機接口、CPU模件和S相交 流模擬信號源，使得合并單元的測試與校準效率得到提高，且無需額外用到合并單元校驗 儀，成本降低。本實用新型系統能夠適用于大規模合并單元的采樣、精度校準和暫態測試， 工程調試與產品維護更加方便快捷。
【附圖說明】
[0013] 圖1所示為本實用新型系統結構示意圖；
[0014] 圖2所示為IO模件結構示意圖；
[0015] 圖3所示為本實用新型根據角差利用插值算法調整波形的示意圖。
【具體實施方式】
[0016] W下結合附圖和具體實施例進一步描述。
[0017] 請參考圖1，本實用新型的合并單元采樣與測試系統，包括合并單元、=相交流模 擬信號源和上位機；
[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準AC模件；固有AC 模件和標準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 源輸出模擬信號源，=相交流模擬信號源的輸出端分別連接標準A對莫件和固有A對莫件；
[0019] 上位機包括人機接口，人機接口上設有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按 鍵;上位機從人機接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數據，進而向合并單元的CPU模件 發送控制指令;CPU模件根據接收到的控制指令控制IO模件、固有A對莫件和標準A對莫件的工 作。
[0020] 實施例
[0021] 本實施例中，固有AC模件采用普通的互感器加周邊電路的形式，為現有技術中合 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模使用，成本較低。標準 AC模件采用高精度的標準互感器加周邊電路的形式，標準AC模件為現有產品，其性能精度 較高，成本也高，本實用新型將標準A對莫件設置為可移植的模塊，使得標準A對莫件能夠通用 于多個合并單元的精度校準中，自然成本得到了控制。且綜合來講，大規模的固有A對莫件和 少量的用于精度校準A對莫件，是能夠大大降低總體成本的。
[0022] 人機接口可采用觸摸顯示屏，顯示界面上設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、精度校測試按鍵、精度校準按鍵和暫態測試按 鍵，分別對應使得上位機向合并單元的CPU模件發送采樣指令、精度測試指令、精度校準指 令和暫態測試指令。CPU模件根據接收到的上位機控制指令，工作在相應模式下：
[0023] 采樣模式下，合并單元通過固有AC模件獲取采樣數據；即作為一般合并單元正常 使用；
[0024] 精度測試模式下，固有AC模件和標準AC模件的輸入端連接相同的信號源進行采 樣，并將采樣到的數據傳輸至CPU模件;CPU模件將固有AC模件的采樣數據與標準AC模件的 采樣數據進行對比，計算采樣數據幅值及相角的精度偏差；
[0025] 精度校準模式下，CPU模件根據上述精度偏差對固有AC模件輸出的幅值和相角進 行調節校準，并獲取校準后的精度偏差;精度校準可采用現有技術，參考現有技術中利用其 它校準儀器對合并單元進行精度校準的方法，如：
[00%]首先計算采樣數據幅值精度偏差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為標準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作為角差調節系數，a幡直作為幅值調節系數，調整固有AC模件的波形輸 出：對于幅值，采樣數據直接乘W幅值調節系數CW直，W調整輸出波形縮小或增大；對于相 角，利用插值法，根據角差調節系數〇儀1，調整波形前移或滯后：
[0031] 根據a儀!計算出待調整的時間差At,若a儀I的單位為分，At的單位為秒，計算公式 如下：
[0032]
(J)
[00削參考圖3,若采樣周期為T，ti時刻的值為yi，t2時刻的值為y2,則插值調整后t2時刻 輸出的數值為：
[0034]
(4);
[0035] 插值可W達到波形移動的效果。比如相位偏差折算的調節時間為0.001s，那么調 整后的波形3s時刻的值應該對應調整前的波形2.999s時刻的值。我們根據調整前的波形， 獲取2.999s的值放到3s輸出就可W實現波形移動了。如何獲取2.999s的值呢？只能通過插 值。因為它可能是未知的，只有采樣節拍上的值是已知的。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，因此要根據已知值插值求出需要時刻的 值。
[0036] 暫態測試模式下，CPU模件通過IO模件控制測試觸發接點導通，從而使得S相交流 模擬信號源分別向標準A對莫件和固有A對莫件輸出暫態波形形式的模擬信號源;標準AC模件 和固有AC模件分別對模擬信號源進行采樣，并傳輸至CPU模件;CPU模件即可W標準AC模件 的采樣數據為基準，計算固有A對莫件的暫態特性，并將結果傳輸至上位機。暫態特性計算為 現有技術。
[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模件進行數據交互;光禪連接繼電器線圈，光禪導通后繼電器線圈得電，繼電器觸點動 作。在工作模式為暫態測試模式時，CPU模件向IO模件的CPLD控制器發送測試指令，C化D忍 片解析SPI通訊報文，獲取CPU模件下達的觸發命令后，通過光禪驅動繼電器，使得繼電器觸 點導通，進而S相交流模擬信號源輸出暫態波形至固有A對莫件和標準A對莫件，CPU模件獲取 并分析標準AC模件及固有AC模件的暫態數據，并通過人機接口顯示。同理，當CPLD解析到停 止命令后，繼電器觸點關斷，暫態測試結束。本實用新型系統可進行暫態分析主要有:衰減 時間常數、最大峰值瞬時誤差、復合誤差，也可在人機接口中設置選擇按鍵，供用戶選擇。基 于獲取到的暫態數據，進行上述各種暫態分析的算法過程分別為現有技術。
[0038] 上位機將從CPU模件獲取的采樣數據、精度偏差W及固有A對莫件的暫態特性，傳輸 至人機接口進行顯示，方便工作人員的查看。其中精度偏差包括校準后的精度偏差。
[0039] 本實用新型系統在應用時，可采用W下步驟：
[0040] (1)插入標準A對莫件，從上位機端的人機接口配置采樣通道信息;本實用新型的標 準A對莫件是可移植的，能夠重復用于不同合并單元中固有A對莫件的校準和測試；
[0041] (2)通過人機接口選擇精度測試模式按鍵啟動精度測試功能，使得CPU模件將固有 A對莫件的采樣數據與標準A對莫件的采樣數據相比較，計算幅值、相角的偏差，并在人機接口 界面顯示；
[0042] (3)通過人機接口選擇自動校準模式按鍵啟動自動校準功能，則CPU模件根據精度 偏差，自動設置幅值、相角的調節系數，并在人機接口顯示校準后的精度偏差；
[0043] (4)通過人機接口啟動暫態測試功能，則IO模件控制暫態測試觸發節點導通，從而 觸發S相交流模擬信號源產生暫態波形，CPU模件W標準A對莫件的采樣數據為基準，計算固 有A對莫件的暫態特性，并通過人機接口顯示測試結果；
[0044] (5)拔出標準A對莫件，并通過人機接口選擇采樣模式，則合并單元作為一般合并單 元使用。
[0045] 本實用新型通過對現有合并單元進行改進，增加可移植的標準AC模件，作為精度 校準和暫態測試過程中的基準，并輔W上位機、人機接口、CPU模件和S相交流模擬信號源， 使得合并單元的測試與校準效率得到提高，且無需額外用到合并單元校驗儀，成本降低。本 實用新型系統能夠適用于大規模合并單元的采樣、精度校準和暫態測試，工程調試與產品 維護更加方便快捷。
[0046] W上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行 業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，運些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型 要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1. 一種合并單元采樣與測試系統，其特征是，包括合并單元、三相交流模擬信號源和上 位機； 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準AC模件；固有AC模件 和標準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源輸 出模擬信號源，三相交流模擬信號源的輸出端分別連接標準AC模件和固有AC模件； 上位機包括人機接口，人機接口上設有可供用戶操作的合并單元工作模式選擇按鍵； 上位機從人機接口獲取用戶選擇的合并單元工作模式數據，進而向合并單元的CPU模件發 送控制指令;CHJ模件根據接收到的控制指令控制10模件、固有AC模件和標準AC模件的工 作。2. 根據權利要求1所述的合并單元采樣與測試系統，其特征是，10模件包括控制器和繼 電器，控制器連接CPU模件，繼電器觸點串接在三相交流模擬信號源的觸發電路上;控制器 控制繼電器的工作從而控制繼電器觸點的閉合，使得觸發電路導通，進而三相交流模擬信 號源輸出模擬信號源。3. 根據權利要求2所述的合并單元采樣與測試系統，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 器觸點的閉合或斷開。
【文檔編號】G01R35/00GK205720626SQ201620622564
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】李帥, 龔世敏, 陳幅鋒, 趙謙, 謝坤, 程成
【申請人】南京國電南自電網自動化有限公司