本實(shí)用新型屬于智能變電站設(shè)備校驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置。

背景技術(shù)：

由于電子式互感器在智能變電站實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了種種問題，傳統(tǒng)互感器加模擬量輸入式合并單元成為當(dāng)前智能變電站建設(shè)的替代方案，因此，模擬量輸入式合并單元已在智能變電站中得到廣泛應(yīng)用。

模擬量輸入式合并單元成為了智能變電站模擬量向數(shù)字量轉(zhuǎn)換過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)過壓，或大氣放電，或開關(guān)操作，或短路故障，或線路重合閘等情況時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓均會出現(xiàn)暫態(tài)過程，在此過程中則需要求模擬量輸入式合并單元能夠在毫秒級時(shí)間內(nèi)以不超過誤差限值準(zhǔn)確傳變一次電壓，這對于二次側(cè)的IED設(shè)備來說至關(guān)重要。按照Q/GDW 11015-2013《模擬量輸入式合并單元檢測規(guī)范》要求，模擬量輸入式合并單元應(yīng)滿足GB/T 20840.8表20中規(guī)定5TPE的準(zhǔn)確級，即最大峰值瞬時(shí)誤差應(yīng)不大于10％。

目前，國內(nèi)電子式互感器的暫態(tài)測試技術(shù)大多數(shù)采用的是大電流沖擊的方式產(chǎn)生測試設(shè)備所需要的暫態(tài)過程大電流，然后再對測試設(shè)備連同模擬量輸入式合并單元進(jìn)行測試。這種方式所依賴的硬件試驗(yàn)條件高投入大，測試精度低，同時(shí)需要搭建占地較大的系統(tǒng)物理動態(tài)模型實(shí)驗(yàn)室，因此，該暫態(tài)測試技術(shù)并不適用于模擬量輸入式合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差的測試。

因此，需要針對模擬量輸入式合并單元的特點(diǎn)開發(fā)一種瞬時(shí)誤差測試裝置，以提高暫態(tài)瞬時(shí)誤差的測試精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置，旨在解決現(xiàn)有的暫態(tài)測試技術(shù)存在著測試精度低的問題。

本實(shí)用新型提供了一種用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置，包括嵌入式控制系統(tǒng)，所述嵌入式控制系統(tǒng)內(nèi)置有預(yù)設(shè)畸形波，所述瞬時(shí)誤差測試裝置還包括：同步信號接口和光網(wǎng)口；

所述嵌入式控制系統(tǒng)分別與所述同步信號接口以及所述光網(wǎng)口相連接；

所述嵌入式控制系統(tǒng)在所述同步信號接口傳輸?shù)耐叫盘栍|發(fā)下向模擬量輸入式合并單元發(fā)送所述預(yù)設(shè)畸形波，并處理所述光網(wǎng)口接收的由所述模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)，將所述預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)和所述采樣波形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出所述模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差。

本實(shí)用新型提供了一種用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置，該瞬時(shí)誤差測試裝置包括嵌入式控制系統(tǒng)、同步信號接口以及光網(wǎng)口，嵌入式控制系統(tǒng)在同步信號接口傳輸?shù)耐叫盘栍|發(fā)下向模擬量輸入式合并單元發(fā)送預(yù)設(shè)畸形波，并處理光網(wǎng)口接收的由模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)，將上述預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)和光網(wǎng)口接收的采樣波形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差。通過該瞬時(shí)誤差測試裝置以內(nèi)置的預(yù)設(shè)畸變波為標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出預(yù)設(shè)畸變波給模擬量輸入式合并單元，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場暫態(tài)信號的復(fù)現(xiàn)；以模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)為被檢信號，可以測試模擬量輸入式合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差，簡單易行以及測試精度高，解決了現(xiàn)有的暫態(tài)測試技術(shù)存在著測試精度低的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置的框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置所涉及的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置的框架結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

該用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置，包括嵌入式控制系統(tǒng)102、同步信號接口103以及光網(wǎng)口104，嵌入式控制系統(tǒng)102內(nèi)置有預(yù)設(shè)畸形波。

嵌入式控制系統(tǒng)102分別與同步信號接口103以及光網(wǎng)口104相連接。

嵌入式控制系統(tǒng)102在同步信號接口103傳輸?shù)耐叫盘栍|發(fā)下向模擬量輸入式合并單元發(fā)送預(yù)設(shè)畸形波，并處理光網(wǎng)口104接收的由模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)，將上述預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)和光網(wǎng)口104接收的采樣波形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述瞬時(shí)誤差測試裝置還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器105和功率放大器107，數(shù)模轉(zhuǎn)換器105的輸入端與嵌入式控制系統(tǒng)102相連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器105的輸出端與功率放大器107相連接，嵌入式控制系統(tǒng)102輸出的預(yù)設(shè)畸形波依次經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器105進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、功率放大器107進(jìn)行信號放大處理后輸出優(yōu)化畸形波給模擬量輸入式合并單元。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述瞬時(shí)誤差測試裝置還包括人機(jī)接口101，人機(jī)接口101與所述嵌入式控制系統(tǒng)102連接；人機(jī)接口101向嵌入式控制系統(tǒng)102發(fā)送控制指令和數(shù)據(jù)，并接收和顯示嵌入式控制系統(tǒng)102返回的信息。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，所述瞬時(shí)誤差測試裝置還包括檔位控制輸出接口106，檔位控制輸出接口106連接于嵌入式控制系統(tǒng)102和功率放大器107之間；檔位控制輸出接口106根據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)102的檔位控制指令對功率放大器107發(fā)送換擋驅(qū)動信號。

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，嵌入式控制系統(tǒng)102采用的是以型號為DSPBF609的高速雙核微處理器為核心的控制系統(tǒng)，其中，微處理器也可以是單片機(jī)、ARM處理器或者其他具備數(shù)據(jù)邏輯處理能力的可編程器件。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器105用于對預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，該瞬時(shí)誤差測試裝置采用了支持乘法參考輸入功能的DAC(Digital toAnalog Converter，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器)，因此可以支持動態(tài)的參考電壓輸入，從而實(shí)現(xiàn)雙DAC架構(gòu)：波形DAC和幅值DAC。波形DAC用于輸出波形信號，幅值大小通過幅值DAC控制，兩個(gè)DAC都為16位，從而在不犧牲速度的前提下提供了最高32位的信號解析度。

功率放大器107用于對預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)的模擬信號的放大處理，電流式的功率放大器107將小電壓信號轉(zhuǎn)成電流輸出。電壓式的功率放大器107采用線性功放設(shè)計(jì)方案，利用精密運(yùn)放來提供高放大倍數(shù)和精密反饋環(huán)節(jié)來達(dá)到高壓和功率放大的目的。電流式的功率放大器107采用零磁通交直流互感器加高精密取樣電阻作為反饋取樣環(huán)節(jié)。

檔位控制輸出接口106，使用專用于繼電器驅(qū)動的型號為tpic6a595de串并轉(zhuǎn)換器來作為驅(qū)動控制器，串并轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)把串行信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿行盘栞敵?，并且支持多片串?lián)，因此只要4個(gè)I/O口即可擴(kuò)展出任意多的驅(qū)動信號。其還內(nèi)置有輸出限壓機(jī)制可抑制由于感性負(fù)載引起的電壓尖峰，尤其適用于繼電器類負(fù)載的驅(qū)動。

同步信號接口103接收和發(fā)送同步信號，采用型號為HFBR-1414TZ的光接口器件。

人機(jī)接口101完成和用戶的交互控制，由TFT液晶屏、鼠標(biāo)、鍵盤等常用的輸入、顯示設(shè)備、工控機(jī)構(gòu)成，采用思泰基的LX-801A工控機(jī)，工控機(jī)運(yùn)行windows操作系統(tǒng)，該瞬時(shí)誤差測試裝置的系統(tǒng)控制軟件運(yùn)行在工控機(jī)上，由人機(jī)接口完成和用戶的交互控制。

圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置的具體結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，該嵌入式控制系統(tǒng)包括102：

存儲器1021、通訊單元1022、檔位控制邏輯單元1027、保護(hù)單元1028、時(shí)鐘同步單元1023、波形發(fā)生單元1026、采樣值報(bào)文處理單元1024以及瞬時(shí)誤差校驗(yàn)單元1025；

存儲器1021分別與通訊單元1022、檔位控制邏輯單元1027、保護(hù)單元1028、時(shí)鐘同步單元1023、波形發(fā)生單元1026、采樣值報(bào)文處理單元1024以及瞬時(shí)誤差校驗(yàn)單元1025相連接，通訊單元1022與人機(jī)接口101連接，時(shí)鐘同步單元1023與同步信號接口103連接，采樣值報(bào)文處理單元1024與光網(wǎng)口104連接，波形發(fā)生單元1026與數(shù)模轉(zhuǎn)換器105連接，檔位控制邏輯單元1027與檔位控制輸出接口106連接。

通訊單元1022用于和人機(jī)接口101的通訊，接收控制指令并返回操作結(jié)果。

檔位控制邏輯單元1027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。

保護(hù)單元1028用于對該瞬時(shí)誤差測試裝置的保護(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(shí)該瞬時(shí)誤差測試裝置將停止輸出并給出提示音，并通過通訊單元1022往上位機(jī)的人機(jī)界面發(fā)送告警信號。

時(shí)鐘同步單元1023接收同步信號接口103傳輸?shù)耐叫盘?，完成該瞬時(shí)誤差測試裝置時(shí)鐘與外部同步信號的同步，在同步輸出情況下也可以通過同步信號接口103輸出同步信號。

波形發(fā)生單元1026用于對預(yù)設(shè)畸形波的波形擬合、與數(shù)模轉(zhuǎn)換器105的速率匹配；波形發(fā)生單元1026從現(xiàn)場的錄波文件中解析波形信號，根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換器105的轉(zhuǎn)換速率使用二階拉格朗日插值算法重建一個(gè)點(diǎn)數(shù)更高的波形數(shù)據(jù)，生成的波形數(shù)據(jù)按照順序直接存儲在存儲器1021中，并通過DMA(DirectMemory Access，直接內(nèi)存存取)控制，在同步信號接口103傳輸?shù)耐叫盘栍|發(fā)下，按照固定的速率送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器105進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并記錄波形數(shù)據(jù)第一個(gè)點(diǎn)的輸出時(shí)刻和序號。

采樣值報(bào)文處理單元1024對光網(wǎng)口104接收的每幀采樣波形數(shù)據(jù)打上硬件時(shí)戳，根據(jù)采樣波形數(shù)據(jù)里的額定延時(shí)，計(jì)算每個(gè)采樣值的采樣時(shí)刻，采樣時(shí)刻＝硬件時(shí)戳-額定延時(shí)。

瞬時(shí)誤差校驗(yàn)單元1025用于對模擬量輸入式合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差的校驗(yàn)，以光網(wǎng)口104接收的由模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)作為被檢信號值，根據(jù)采樣值的采樣時(shí)刻、波形數(shù)據(jù)第一個(gè)點(diǎn)的輸出時(shí)刻和序號、存儲器1021中的波形數(shù)據(jù)序列，利用拉格朗日插值算法計(jì)算出與被檢信號值的采樣時(shí)刻對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號值，計(jì)算被檢信號值與標(biāo)準(zhǔn)信號值的誤差即可得到被測合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差。

圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置所涉及的工作原理，如下說明：

在時(shí)鐘源通過同步信號接口輸出的同步信號觸發(fā)下，瞬時(shí)誤差測試裝置輸出預(yù)設(shè)畸變波的模擬信號給模擬量輸入式合并單元，模擬量輸入式合并單元在同步信號控制下對輸入模擬信號采樣，輸出IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文給測試裝置，瞬時(shí)誤差測試裝置以內(nèi)部的預(yù)設(shè)畸變波的波形數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)信號，以接收的IEC61850-9-2數(shù)字報(bào)文為被測信號，實(shí)現(xiàn)對被測合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差校驗(yàn)。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差測試裝置，該瞬時(shí)誤差測試裝置包括嵌入式控制系統(tǒng)、同步信號接口以及光網(wǎng)口，嵌入式控制系統(tǒng)在同步信號接口傳輸?shù)耐叫盘栍|發(fā)下向模擬量輸入式合并單元發(fā)送預(yù)設(shè)畸形波，并處理光網(wǎng)口接收的由模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)，將上述預(yù)設(shè)畸形波的波形數(shù)據(jù)和光網(wǎng)口接收的采樣波形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得出模擬量輸入式合并單元的瞬時(shí)誤差。通過該瞬時(shí)誤差測試裝置以內(nèi)置的預(yù)設(shè)畸變波為標(biāo)準(zhǔn)信號，并輸出預(yù)設(shè)畸變波給模擬量輸入式合并單元，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場暫態(tài)信號的復(fù)現(xiàn)；以模擬量輸入式合并單元輸出的采樣波形數(shù)據(jù)為被檢信號，可以測試模擬量輸入式合并單元的暫態(tài)瞬時(shí)誤差，簡單易行以及測試精度高，解決了現(xiàn)有的暫態(tài)測試技術(shù)存在著測試精度低的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)簡單，不需要增加額外的硬件，可有效降低成本，具有較強(qiáng)的易用性和實(shí)用性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。