CN105203980B - 一种电能质量自检系统及其自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力设备检测技术领域，特别是涉及一种电能质量自检系统及其自检方法，包括测试服务器、高精度功率标准源、电能质量监测装置和试验台，所述测试服务器通过以太网与高精度功率标准源和试验台相连，所述高精度功率标准源通过测试信号线与试验台相连，所述电能质量监测装置通过测试信号线与试验台相连，并通过测试准备工作、启动测试模块、检测通讯链路是否完好、检查接线是否正确、硬件测试、驱动程序测试、检测方案测试进行系统自检，之后完成准确度测试并生成测试报告。本发明大幅提升系统可靠性、稳定性、准确性及测试工作效率，增强系统的可操作性，并提升系统的智能化程度，使其更具备应用和推广价值。
Description
技术领域
本发明属于电力设备检测技术领域，特别是涉及一种电能质量自检系统及其自检方法。
背景技术
随着电能质量问题越来越受到重视，电能质量监测装置得到了越来越广泛的应用。作为电能质量信息获取的主要途径，电能质量监测装置能够测量、分析和评估电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变、电压不平衡度、谐波、间谐波等稳态电能质量指标，以及电压中断、电压暂升、电压暂降等暂态电能质量指标。而仪器仪表的优劣主要体现在精度和可靠性两个方面，传统仪器测量结果的精度只能取决于仪表硬件各部分的精密性和稳定性水平，当上述水平降低，则性能明显下降。传统仪器在其部件有故障时往往也给出测量结果的显示值或执行控制动作，但并不通知使用者这是个错误的结果，智能仪器如果发生了故障，需要能自动进行故障的检测和诊断，并提醒操作人员注意，将影响降低到最低限度，以保证整个系统的安全和可靠运行。
系统自检是指通过设备和系统内部的程序对主要部分进行自行测试，并定位故障的过程，系统提供全面的健康状态检查，将可能存在的安全隐患扼杀在萌芽状态，避免得到错误的测试结果，抑或是造成重复测试的结果。系统自检功能可以在系统运行前及时发现系统的问题、提高工作的效率，是提高系统可靠度的必要手段。目前市场上电能质量监测装置品牌较多，由于生产工艺、硬件结构、元器件选择等多方面的因素，这些市面上的电能质量监测装置良莠不齐，其装置功能、性能、精度等方面的差异很大。针对这种情况，市场上已经推出了对电能质量监测装置进行测试的系统，这些系统大多不具备系统自检功能，或者仅具备很简单的自检功能，无法对整个系统软件、硬件、测试环境进行测试前的全面检测。例如，当批量测试电能质量监测装置时，尤其是批量测试多回路监测装置时，由于电流、电压信号线众多，接线复杂繁琐，难免出现一些接线错误的情况。一旦出现接线错误的情况，将导致电流、电压、相序等的检测结果不准确，如果出现电压短路或电流开路的情况，更会损耗电能质量监测装置、试验台和标准源的使用寿命。为避免类似情况发生，通过人工排查十分费时，且不易查出错误。此外，电能质量监测装置测试常用的标准源精密且昂贵，测试过程中若参数设置不恰当，超过标准源量程，将导致标准源过载，不但会影响标准源的使用寿命，还会使测试过程终止，需要重新开始，延长了测试周期。
因此，需要一种实现系统全面自检的电能质量监测装置测试系统，在测试装置之前先对系统进行测试环境、参数设置等模块的全面自检，可以大幅提升系统稳定性、准确性以及测试效率，增强系统的可操作性。
发明内容
本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供一种电能质量自检系统及其自检方法，并在对电能质量监测装置进行测试前，预先对整个测试系统通讯链路、电气接线、测试环境和参数设置的正确性进行自检，可以在系统运行前及时发现并定位系统故障，提高系统可靠性、准确性及工作效率，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电能质量自检系统，其特征在于：包括测试服务器、高精度功率标准源、电能质量监测装置和试验台，所述测试服务器通过以太网与高精度功率标准源和试验台相连，所述高精度功率标准源通过测试信号线与试验台相连，所述电能质量监测装置通过测试信号线与试验台相连，所述测试服务器包括测试模块和系统自检模块，所述测试模块用于实现电能质量监测装置的完整测试流程，所述系统自检模块用于内部程序自行测试并定位故障，以实现测试模块执行测试任务前的自检，从而避免了由于系统本身存在的问题而导致测试结果的不准确或是不确定性。
在本发明中，所述电能质量监测装置、高精度功率标准源和试验台通过测试信号线和以太网相连相互构成封闭的测试系统，其中，所述测试服务器配置Windows NT内核的操作系统，内存不低于4G，硬盘不低于500G；所述电能质量监测装置应满足《GB/T 19862电能质量监测设备通用要求》中所规定的电能质量监测功能要求以及准确度要求，具备至少一个以太网通信口。
优选地，所述测试模块还用于参数设置、测试结果展示、测试过程控制、标准源控制、测试报告生成。
优选地，所述测试服务器还与打印机进行通信连接。
优选地，所述试验台至少包括十个工装表位，每个工装表位包括一个电源插口、一个以太网口、六个电流通道和四个电压通道。
优选地，高精度功率标准源采用Omicron CMC256 plus标准源主机。
一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)测试准备工作：自动检测电能质量监测装置、测试服务器、高精度功率标准源和试验台各组成的电气回路接线、物理网络连接和上电连接，若连接良好，则进入测试模块测试；
(2)启动测试模块：启动测试模块后，自动进入系统自检功能；
(3)检测通讯链路是否完好：通讯链路自检用于测试测试服务器与高精度功率标准源、试验台和电能质量监测装置的以太网通信链路是否畅通，若通信链路不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(4)检查接线是否正确：检查接线是否正确包括电压回路测试、电流回路测试和相序测试；
(5)硬件测试：检测高精度功率标准源和电能质量监测装置硬件功能是否处于正常工作状态；
(6)驱动程序测试：检测系统是否处于正常状态,包括高精度功率标准源驱动程序、电能质量监测装置驱动程序和测试服务器驱动程序是否正确；
(7)检测方案测试：检测系统驱动程序中设置的测试方案是否正确合理，以及是否满足高精度功率标准源和电能质量监测装置的量程要求，以避免因为过载导致设备寿命受损或是低载导致精度测试结果不准确，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(8)准确度测试：所有自检项目全部合格之后，开始测试电能质量监测装置检测的数据，并判断其准确度是否合格；
(9)测试报告生成：完成准确度测试，根据测试结果生成word格式测试报告。
优选地，所述电压回路测试用于测试试验台的电压回路接线、电能质量监测装置接线、高精度功率标准源接线以及三者之间的信号线连接是否正常，是否存在信号明显衰弱现象，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；所述电流回路测试用于测试电流回路是否存在开路情况，通过控制高精度功率标准源发出三相额定电流信号，再通过读取高精度功率标准源的反馈信息来判断电流回路是否存在开路的情况，系统自检模块给出具体的开路情况说明并提醒测试人员及时处理，否则不允许进行下一个自检项目，所述相序测试主要用于测试是否存在相序接错的情况，通过控制高精度功率标准源输出特定的带相角的三相电压、电流信号，根据从电能质量监测装置侧采集到的电压、电流幅值和相角来判断相序是否接错，若检测不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明能够在执行测试任务之前对系统本身进行全面周到的检测，能对系统故障进行识别与预警，能有效排除装置固有精度以外对测试结果的影响因素，大幅提升系统可靠性、稳定性、准确性及测试工作效率，增强系统的可操作性，并提升系统的智能化程度，使其更具备应用和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种电能质量自检系统及其自检方法的系统结构图。
图2是本发明一种电能质量自检系统及其自检方法的自检流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1，一种电能质量自检系统，包括测试服务器、高精度功率标准源、电能质量监测装置和试验台，所述测试服务器通过以太网与高精度功率标准源和试验台相连，所述高精度功率标准源通过测试信号线与试验台相连，所述电能质量监测装置通过测试信号线与试验台相连，所述测试服务器还与打印机进行通信连接。所述测试服务器包括测试模块和系统自检模块，所述测试模块用于实现电能质量监测装置的完整测试流程，所述测试模块还用于参数设置、测试结果展示、测试过程控制、标准源控制、测试报告生成。在本发明实施例中，所述系统自检模块用于内部程序自行测试并定位故障，以实现测试模块执行测试任务前的自检，避免了由于系统本身存在的问题而导致测试结果的不准确或是不确定性。
在本发明中，所述电能质量监测装置、高精度功率标准源和试验台通过测试信号线和以太网相连相互构成封闭的测试系统，其中，所述测试服务器配置Windows NT内核的操作系统，内存不低于4G，硬盘不低于500G；所述高精度功率标准源使用Omicron CMC256plus主机，用于模拟电力系统三相回路；所述电能质量监测装置应满足《GB/T 19862电能质量监测设备通用要求》中所规定的电能质量监测功能要求以及准确度要求，具备至少一个以太网通信口。
在本发明中，所述试验台至少包括十个工装表位，每个工装表位可放置一台电能质量监测装置，每个工装表位包括一个电源插口、一个以太网口、六个电流通道和四个电压通道。其中，电源插口用于为电能质量监测装置提供220V交流电源，以太网口用于与电能质量监测装置通过网线进行组网连接，六个电流通道和四个电压通道的信号来源于高精度功率标准源的输出信号，十个工装表位的电流回路互相串联，以避免电流回路开路，电能质量监测装置通过测试信号线与六个电流通道和四个电压通道相连接，以获取电压电流测试信号。
如图2所示，一种电能质量自检系统的自检方法，包括以下步骤：
(1)测试准备工作：自动检测电能质量监测装置、测试服务器、高精度功率标准源和试验台各组成的电气回路接线、物理网络连接和上电连接，若连接良好，则进入测试模块测试；
(2)启动测试模块：启动测试模块后，自动进入系统自检功能；
(3)检测通讯链路是否完好：通讯链路自检用于测试测试服务器与高精度功率标准源、试验台和电能质量监测装置的以太网通信链路是否畅通，若通信链路不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
由于通讯链路是整个测试系统正常工作的基础，因此，通讯链路的自检为强制执行项；通讯链路自检包括测试服务器与高精度功率标准源连接是否正常、测试服务器与试验台是否连接正常、测试服务器与电能质量监测装置是否连接正常、电能质量监测装置IP地址设置与测试服务器IP地址是否相吻合等测试项目。通讯链路自检的主要原理是利用ping、telnet、tracert、netstat等常用通信指令测试物理网络是否正常以及通信端口是否正常开启，若以上项目有任何一项不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目。
(4)检查接线是否正确：检查接线是否正确包括电压回路测试、电流回路测试和相序测试；
在本发明中，所述电压回路测试用于测试试验台的电压回路接线、电能质量监测装置接线、高精度功率标准源接线以及三者之间的信号线连接是否正常，是否存在信号明显衰弱现象，电压回路的测试过程为：首先控制高精度功率标准源输出额定大小的三相电压幅值，再通过读取受检设备三相电压幅值来判断是否存在明显数值偏差来判断电压回路是否接线正确，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
在本发明中，所述电流回路测试用于测试电流回路是否存在开路情况，通过控制高精度功率标准源发出三相额定电流信号，再通过读取高精度功率标准源的反馈信息来判断电流回路是否存在开路的情况，其中，Omicron CMC 256plus系列高精度功率标准源自带保护功能，当某相电流回路存在开路时，高精度功率标准源自动停止输出并告警，同时反馈该告警信息，系统自检模块给出具体的开路情况说明并提醒测试人员及时处理，否则不允许进行下一下自检项目。
在本发明中，所述相序测试主要用于测试是否存在相序接错的情况，通过控制高精度功率标准源输出特定的带相角的三相电压、电流信号，根据从电能质量监测装置侧采集到的电压、电流幅值和相角来判断相序是否接错，若检测不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(5)硬件测试：检测高精度功率标准源和电能质量监测装置硬件功能是否处于正常工作状态；若高精度功率标准源和电能质量监测装置自身存在问题，将会影响整个电能质量监测装置的测试结果。对两者的自检原理是：通过测试模块控制高精度功率标准源输出额定的电压、电流、频率等信号，再通过读取高精度功率标准源或电能质量监测装置的反馈信息来判断是否处于正常运行状态，若自检不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(6)驱动程序测试：检测系统是否处于正常状态,包括高精度功率标准源驱动程序、电能质量监测装置驱动程序和测试服务器驱动程序是否正确；通过检索测试服务器端的指定名称文件进行判断，若自检不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(7)检测方案测试：检测系统驱动程序中设置的测试方案是否正确合理，以及是否满足高精度功率标准源和电能质量监测装置的量程要求，以避免因为过载导致设备寿命受损或是低载导致精度测试结果不准确，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
在本发明中，检测方案测试具体包括以下四种测试：电压过载测试(无谐波)、电流过载测试(无谐波)、电压过载测试(带谐波)和电流过载测试(带谐波)。开展无谐波测试项时，选择输入电压或电流基波最大值控制高精度功率标准源逐项输出，判断电压或电流测试项目是否造成标准源过载；开展带谐波测试项时，取全波最大值控制高精度功率标准源输出，然后读取标准源的反馈信息，判断谐波测试项目是否造成标准源过载，若以上项目有任何一项不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目。
(8)准确度测试：所有自检项目全部合格之后，开始测试电能质量监测装置检测的数据，并判断其准确度是否合格；其中，判断准确度的数据包括频率、电压、电流、功率、功率因数、电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变、电压不平衡度、谐波、间谐波、电压暂降、电压暂升、电压短时中断等电能质量指标；
(9)测试报告生成：完成准确度测试，根据测试结果生成word格式测试报告，同时还可以通过打印机打印输出。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：所述自检系统包括测试服务器、高精度功率标准源、电能质量监测装置和试验台，所述测试服务器通过以太网与高精度功率标准源和试验台相连，所述高精度功率标准源通过测试信号线与试验台相连，所述电能质量监测装置通过测试信号线与试验台相连，所述测试服务器包括测试模块和系统自检模块，所述测试模块用于实现电能质量监测装置的完整测试流程，所述系统自检模块用于内部程序自行测试并定位故障，以实现测试模块执行测试任务前的自检；所述自检方法包括以下步骤：
(1)测试准备工作：自动检测电能质量监测装置、测试服务器、高精度功率标准源和试验台各组成的电气回路接线、物理网络连接和上电连接，若连接良好，则进入测试模块测试；
(2)启动测试模块：启动测试模块后，自动进入系统自检功能；
(3)检测通讯链路是否完好：通讯链路自检用于测试测试服务器与高精度功率标准源、试验台和电能质量监测装置的以太网通信链路是否畅通，若通信链路不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(4)检查接线是否正确：检查接线是否正确包括电压回路测试、电流回路测试和相序测试；
(5)硬件测试：检测高精度功率标准源和电能质量监测装置硬件功能是否处于正常工作状态；所述高精度功率标准源和电能质量监测装置检测是通过测试模块控制高精度功率标准源输出额定的电压、电流和频率信号，再通过读取高精度功率标准源或电能质量监测装置的反馈信息来判断是否处于正常运行状态，若自检不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(6)驱动程序测试：检测系统是否处于正常状态,包括高精度功率标准源驱动程序、电能质量监测装置驱动程序和测试服务器驱动程序是否正确；
(7)检测方案测试：检测系统驱动程序中设置的测试方案是否正确合理，以及是否满足高精度功率标准源和电能质量监测装置的量程要求，以避免因为过载导致设备寿命受损或是低载导致精度测试结果不准确，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；所述检测方案测试具体包括无谐波电压过载测试、无谐波电流过载测试、带谐波电压过载测试和带谐波电流过载测试，开展无谐波测试项时，选择输入电压或电流基波最大值控制高精度功率标准源逐项输出，判断电压或电流测试项目是否造成标准源过载；开展带谐波测试项时，取全波最大值控制高精度功率标准源输出，然后读取标准源的反馈信息，判断谐波测试项目是否造成标准源过载，若以上项目有任何一项不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；
(8)准确度测试：所有自检项目全部合格之后，开始测试电能质量监测装置检测的数据，并判断其准确度是否合格；
(9)测试报告生成：完成准确度测试，根据测试结果生成word格式测试报告。
2.根据权利要求1所述的一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：所述测试模块还用于参数设置、测试结果展示、测试过程控制、标准源控制和测试报告生成。
3.根据权利要求1所述的一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：所述测试服务器还与打印机进行通信连接，以便打印测试报告。
4.根据权利要求1所述的一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：所述试验台至少包括十个工装表位，每个工装表位包括一个电源插口、一个以太网口、六个电流通道和四个电压通道。
5.根据权利要求1所述的一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：高精度功率标准源采用Omicron CMC256plus标准源主机。
6.根据权利要求1所述的一种电能质量自检系统的自检方法，其特征在于：所述电压回路测试用于测试试验台的电压回路接线、电能质量监测装置接线、高精度功率标准源接线以及三者之间的信号线连接是否正常，是否存在信号明显衰弱现象，若测试不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目；所述电流回路测试用于测试电流回路是否存在开路情况，通过控制高精度功率标准源发出三相额定电流信号，再通过读取高精度功率标准源的反馈信息来判断电流回路是否存在开路的情况，系统自检模块给出具体的开路情况说明并提醒测试人员及时处理，否则不允许进行下一个自检项目；所述相序测试主要用于测试是否存在相序接错的情况，通过控制高精度功率标准源输出特定的带相角的三相电压、电流信号，根据从电能质量监测装置侧采集到的电压、电流幅值和相角来判断相序是否接错，若检测不合格，则给出明确的原因分析，并发出告警提醒测试人员及时处理，否则不允许进入下一个自检项目。
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