CN103698728B - 一种测试pmu装置测量精度的测试仪及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种测试PMU装置测量精度的测试仪，包括处理器模块，D/A数模转换模块，电子开关模块、功率放大器模块和解码器模块，B码对时信号经解码器模块输出时钟同步信号至处理器模块，处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块输出直流电压信号，输出交流电压信号，处理器模块输出开关控制信号控制电子开关模块接通或断开，所述直流电压信号经电子开关模块输出模拟键相脉冲信号，所述功率放大器模块包含驱动功率放大器和转换功率放大器，所述交流电压信号经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。本发明还提出一种应用上述测试仪测试PMU装置测量精度的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试PMU装置测量精度的测试仪及其测试方法。
背景技术
随着电网规模的不断扩大，其安全运行已成为电力生产的重要课题。由于广域测量系统能够在动态情况下实现对全网同步监测和有效控制，目前已广泛应用于实时状态监测、扰动记录、失步保护、电网稳定控制等多个领域。
PMU装置，同步向量测量装置，是广域测量系统的重要组成部分，多用于电厂和变电站，实时、连续测量发电机功角、母线或者线路电压幅值、相角等相量参数，通过高速数据传输通道把带时标的测量值传输到监测中心，以进行实时的动态安全分析，实现预防性控制和紧急控制。其测量功能的准确性，直接影响电力系统的实时监测和控制决策。
发电机内电势和机端电压正序相量之间的夹角称为发电机功角。发电机功角测量是PMU装置的重要功能之一，由于发电机内电势很难直接测量，目前普遍采用高性能处理器对发电机的机端电压、机端电流、转子键相脉冲、转速脉冲进行高速采样，根据所获得的数据对发电机空载、负载运行比对，分析得出发电机的初相角和实时功角。不管各厂家的PMU装置采用何种方法进行发电机内电势测量，其测量功能的准确性都是PMU装置的重要指标之一。
而对PMU装置发电机内电势测量功能的准确性进行检验，需要测试设备的支撑。现有技术中，未发现有测试PMU装置测量精度的测试装置。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种测试PMU装置测量精度的测试仪。
本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种应用上述测试仪测试PMU装置测量精度的测试方法。
解决上述第一个技术问题，本发明采取以下的技术方案：
一种测试PMU装置测量精度的测试仪，包括处理器模块，D/A数模转换模块，电子开关模块、功率放大器模块和解码器模块，B码对时信号经解码器模块输出时钟同步信号至处理器模块，该处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块分别输出直流电压信号和输出交流电压信号，该处理器模块还输出开关控制信号控制电子开关模块接通或断开，所述直流电压信号经电子开关模块输出模拟键相脉冲信号，所述功率放大器模块包含驱动功率放大器和转换功率放大器，所述交流电压信号经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
在一种实施方式中，上述电子开关模块采用继电器模块，上述处理器模块输出开关控制信号控制电子开关模块接通或断开，上述直流电压信号经电子开关模块输出模拟键相脉冲信号指的是上述处理器模块输出开关控制信号控制继电器的接通或断开，上述直流电压信号经继电器的触点开关输出模拟键相脉冲信号。
在一种实施方式中，上述D/A数模转换模块采用二通道D/A数模转换模块，上述处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块输出直流电压信号，输出交流电压信号为处理器模块输出D/A控制信号控制二通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，该交流电压信号分别经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
在另一种实施方式中，上述D/A数模转换模块采用三通道D/A数模转换模块，上述处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块输出直流电压信号，输出交流电压信号为处理器模块输出D/A控制信号控制三通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，再一通道输出交流电压信号，该两交流电压信号之一经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，另一经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
解决上述第二个技术问题，本发明采取以下的技术方案：
一种测试PMU装置测量精度的测试方法，包括下列步骤：
1）测试仪和PMU装置分别接入B码对时信号；
2）测试仪输出的模拟键相脉冲信号、模拟机端电压信号和模拟机端电流信号分别引至PMU装置的相关采样端子；
3）通过测试仪控制软件，设置模拟机端电压信号和模拟机端电流信号的幅值、相位和频率，设置模拟键相脉冲信号的高电平值、占空比、脉冲持续时间以及触发时刻；
4）读取PMU装置的测量值，和测试仪输出的实际值相对比，分析其测量精度。
本发明提出的测试仪，用D/A数模转换模块输出的直流电压信号精准控制模拟键相脉冲信号的高电平值，通过控制电子开关模块间断闭合，精准控制模拟键相脉冲信号的输出周期、占空比、输出持续时间等，从而模拟各类不同的发电机键相脉冲。
本发明提出的测试仪，用D/A数模转换模块输出的交流电压信号经功率放大器模块放大后模拟发电机的机端电压、机端电流，处理器精准控制D/A数模转换模块输出交流电压信号的幅值、相位、频率等，从而模拟各类不同的发电机机端电压、机端电流。
本发明提出的测试仪，模拟发电机键相脉冲的同时，同步输出机端电压，通过处理器精准控制键相脉冲高电平上升沿的触发时刻，可以使其对应不同的机端电压相角，从而模拟多种工况。
由此可见，本发明提出的测试仪，通过对其处理器编制控制软件，可以用于测试PMU装置发电机内电势测量功能的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例一测试仪结构方框图；
图2为本发明实施例二测试仪结构方框图；
图3为测试系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一一种测试PMU装置测量精度的测试仪，包括处理器模块，二通道D/A数模转换模块，继电器模块、功率放大器模块和解码器模块，B码对时信号经解码器模块输出时钟同步信号至处理器模块，该处理器模块输出D/A控制信号控制二通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，该处理器模块输出开关控制信号控制继电器的接通或断开，所述直流电压信号经继电器的触点开关输出模拟键相脉冲信号，所述功率放大器模块包含驱动功率放大器和转换功率放大器，所述交流电压信号分别经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
二通道D/A数模转换模块可选用型号DAC7744的D/A数模转换芯片，该芯片含有四条独立D/A数模转换通道，使用该芯片的其中二条通道。通过处理器的控制软件，控制一条D/A数模转换通道输出直流电压信号，另一条D/A数模转换通道输出交流电压信号。
本发明测试仪通过对其处理器编制控制软件，可以向PMU装置提供时序、幅值、相位等参数可控的方波脉冲和交流电压、电流，用于模拟各类不同的发电机键相脉冲和机端电压、机端电流。
测试仪的D/A数模转换模块输出的直流电压幅值是精确可控的。该直流电压由测试仪的处理器输出控制信号作用于D/A数模转换模块，产生直流-10V～10V直流电压信号，该直流电压信号经测试仪的继电器触点开关输出，测试仪的处理器控制继电器触点开关的打开和闭合，进而获得一个输出周期、占空比、输出持续时间精确可控的方波脉冲，模拟PMU装置需要的键相脉冲。
测试仪的D/A数模转换模块输出的交流电压幅值、相位、频率是精确可控的。该交流电压信号由测试仪的处理器输出控制信号作用于D/A数模转换模块，产生0～+7V正弦电压信号，然后通过功率放大器模块放大为0～300V交流电压信号，转换为0～10A交流电流信号，模拟PMU装置需要的机端电压，机端电流。
测试仪支持B码对时。外部时钟源的B码对时信号由解码器模块接收，解码器模块解码后提供精确秒脉冲输入处理器，用于测试仪和被测PMU装置时间同步。
测试仪模拟发电机键相脉冲的同时，可以同步输出机端电压和机端电流。通过控制键相脉冲高电平上升沿的触发时刻，可以使其对应不同的机端电压相角，从而可以模拟多种工况，可以用于检测PMU装置发电机内电势测量功能的准确性。
实施例二
如图2所示，本发明实施例二和实施例一不同的是：D/A数模转换模块采用三通道D/A数模转换模块，处理器模块输出D/A控制信号控制三通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，再一通道输出交流电压信号，该两交流电压信号之一经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，另一经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
三通道D/A数模转换模块同样可以选用型号DAC7744的D/A数模转换芯片，该芯片含有四条独立D/A数模转换通道，使用该芯片的其中三条通道。通过处理器的控制软件，控制一条D/A数模转换通道输出直流电压信号，另一条D/A数模转换通道输出交流电压信号，再一条D/A数模转换通道输出交流电压信号。
其余和实施例一相同，不多描述。
如图3所示，利用上述测试仪测试PMU装置测量精度的测试方法，包括下列步骤：
1）测试仪和PMU装置分别接入B码对时信号，测试仪被时钟源对时后，时间控制精度达1us；
2）测试仪输出的模拟键相脉冲信号、模拟机端电压信号和模拟机端电流信号分别引至PMU装置的相关采样端子；
3）通过测试仪控制软件，设置模拟机端电压信号和模拟机端电流信号的幅值、相位和频率，设置模拟键相脉冲信号的高电平值、占空比、脉冲持续时间以及触发时刻；
4）读取PMU装置测量的发电机内电势值和功角值，和测试仪输出的实际值相对比，分析其测量精度。
Claims (4)
1.一种测试PMU装置测量精度的测试仪，其特征在于：包括处理器模块，D/A数模转换模块，电子开关模块、功率放大器模块和解码器模块，B码对时信号经解码器模块输出时钟同步信号至处理器模块，该处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块分别输出直流电压信号和输出交流电压信号，该处理器模块还输出开关控制信号控制电子开关模块接通或断开，所述直流电压信号经电子开关模块输出模拟键相脉冲信号，所述功率放大器模块包含驱动功率放大器和转换功率放大器，所述交流电压信号经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号；
所述电子开关模块采用继电器模块，所述处理器模块输出开关控制信号控制电子开关模块接通或断开，所述直流电压信号经电子开关模块输出模拟键相脉冲信号指的是所述处理器模块输出开关控制信号控制继电器的接通或断开，所述直流电压信号经继电器的触点开关输出模拟键相脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述D/A数模转换模块采用二通道D/A数模转换模块，所述处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块输出直流电压信号，输出交流电压信号为处理器模块输出D/A控制信号控制二通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，该交流电压信号分别经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于：所述D/A数模转换模块采用三通道D/A数模转换模块，所述处理器模块输出D/A控制信号控制D/A数模转换模块输出直流电压信号，输出交流电压信号为处理器模块输出D/A控制信号控制三通道D/A数模转换模块中的一通道输出直流电压信号，另一通道输出交流电压信号，再一通道输出交流电压信号，两交流电压信号之一经驱动功率放大器放大输出模拟机端电压信号，另一经转换功率放大器转换为交流电流信号，输出模拟机端电流信号。
4.一种采用如权利要求1所述的测试仪测试PMU装置测量精度的方法，包括下列步骤：
1）测试仪和PMU装置分别接入B码对时信号；
2）测试仪输出的模拟键相脉冲信号、模拟机端电压信号和模拟机端电流信号分别引至PMU装置的相关采样端子；
3）通过测试仪控制软件，设置模拟机端电压信号和模拟机端电流信号的幅值、相位和频率，设置模拟键相脉冲信号的高电平值、占空比、脉冲持续时间以及触发时刻；
4）读取PMU装置的测量值，和测试仪输出的实际值相对比，分析其测量精度。
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