CN105842571A - 数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法，系统包括测试终端、时钟同步装置、主同步合并单元测试仪，以及多个扩展合并单元测试仪，主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪均与时钟同步装置连接；每个扩展合并单元测试仪的业务数据接收端口与主同步合并单元测试仪的业务数据发送端口连接；测试终端连接主同步合并单元测试仪的通信管理端口。本发明的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法，通过将主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪在同步时钟系统下，保证了所有合并单元测试仪的同步性，实现了业务分布运算，扩展了试验平台的接口能力，增强了合并单元测试功能，并提供直观准确的操作方式。

Description

数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统合并单元测试技术领域，尤其涉及一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法。

背景技术

传统数字式输入合并单元测试仪受到硬件性能、体积、系统架构等多方面因系的影响，无法针对现有数字式输入合并单元装置进行完整、全面的测试，而对于安全运行需要，如何能够完整、直观准确的测试评估该类型合并单元装置功能是否正常是非常重要的。目前市场上使用的数字式输入合并单元测试仪均采用固定接口以及分组量输出的方式，且只能单台装置运行。这样存在以下缺点：

1、单体计算能力不足。由于传统数字式输入合并单元测试仪在计算量上采用分组计算输出的方式，且通常计算组别较少，无法满足多通道合并单元计算要求，导致测试无法全面验证、评估合并单元装置功能，为安全运行带来风险。

2、接口数量较少。由于受硬件性能、体积等方面影响，传统数字式输入合并单元测试仪无法在单体上设计满足多采集器输入、三相全电流电压输入合并单元功能测试所需接口数量，且目前采用的逐个输入接口分组测试方式不能直观反应合并单元装置在全采集器输入及全电流电压输入情况下的运行情况。

3、无法满足间隔或全站完整性测试。由前面两个因素的影响，传统数字式输入合并单元测试仪只能完成单一合并单元装置某功能测试，且针对特定功能存在无法全面验证、评估其功能是否正常。另一方面，电网安全生产需要通过单体/单间隔测试完成后，还能够验证其实际运行过程中的间隔间、级联间合并单元装置是否运行正常可靠。传统数字式输入合并单元测试仪此时则无法为其需要提供所需的技术条件。

发明内容

本发明提供一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法，用于解决现有技术中在测试过程中单体计算能力不足、接口数量较少和无法满足间隔或全站完整性测试的问题。

一方面，本发明提供一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统，包括测试终端、时钟同步装置、主同步合并单元测试仪，以及多个扩展合并单元测试仪，其中，

所述主同步合并单元测试仪和多个所述扩展合并单元测试仪均与所述时钟同步装置连接；

每个所述扩展合并单元测试仪的业务数据接收端口与所述主同步合并单元测试仪的业务数据发送端口连接；

所述测试终端连接所述主同步合并单元测试仪的通信管理端口。

优选地，所述主同步合并单元测试仪包括：

参数分解单元，用于接收所述测试终端发送的试验参数，并根据试验参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

配置分解单元，用于接收所述测试终端发送的配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

优选地，所述扩展合并单元测试仪包括：

稳态计算单元，用于对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据；

定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。

另一方面，本发明提供一种基于上述系统的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试方法，包括：

时钟同步装置对主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪采用时钟同步方式进行同步，并进行仪器晶振驯服处理，使主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪处于同一个时钟系统内；

测试终端获取接入的扩展合并单元测试仪数目、接口数以及运算能力信息，以生成试验参数和配置参数，并发送给主同步合并单元测试仪；

主同步合并单元测试仪接收到试验参数和配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数，发送给扩展合并单元测试仪；

扩展合并单元测试仪对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据并发出。

优选地，主同步合并单元测试仪接收到试验参数和配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数，发送给扩展合并单元测试仪，具体用于：

参数分解单元和配置分解单元分别接收所述测试终端发送的试验参数和配置参数，并根据试验参数和配置参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

优选地，扩展合并单元测试仪对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据并发出，具体用于：

稳态计算单元对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据；

定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。

优选地，对接收到的幅值、相位和频率参数采用进行独立稳态计算，获得试验结果数据，其中，A是幅值，n是频率倍数，f是频率，m是基准周期，θ是相位，Tmax是周期。

由上述技术方案可知，本发明的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统及方法，通过将主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪在同步时钟系统下，实现了多台数字式输入合并单元测试仪的级联，并通过软件控制使其在使用上被抽象成一台测试仪；实现了多台数字式输入合并单元测试仪的同步触发，并通过该方式扩充了测试中所需的运算性能以及接口数；实现了多台数字式输入合并单元测试仪的并行测试，通过数字式输入合并单元测试仪的同步触发可以将运算、接口分担。通过系统具体配置，可实现大规模的功能测试以及间隔、全站的测试，提高计算能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的主同步合并单元测试仪结构原理及流程框图；

图3为本发明实施例提供的扩展合并单元测试仪结构原理及流程框图；

图4为本发明实施例提供的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1-图3示出了本发明一实施例提供一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统，包括测试终端、时钟同步装置、主同步合并单元测试仪(图1中主同步测试仪)，以及多个扩展合并单元测试仪(图1中扩展测试仪)，其中，所述主同步合并单元测试仪和所述扩展合并单元测试仪均为数字式输入合并单元测试仪，仅仅是将其中一个数字式输入合并单元测试仪作为主同步合并单元测试仪，将其他数字式输入合并单元测试仪作为扩展合并单元测试仪，以形成一个系统，看做是一个整体的测试仪。

所述主同步合并单元测试仪和多个所述扩展合并单元测试仪均与所述时钟同步装置连接，以保证其系统时钟一致。

每个所述扩展合并单元测试仪的业务数据接收端口与所述主同步合并单元测试仪的业务数据发送端口连接，以实现主同步合并单元测试仪向扩展合并单元测试仪发送数据。

所述测试终端连接所述主同步合并单元测试仪的通信管理端口，以实现测试终端向主同步合并单元发送数据信息。

从本发明系统的使用过程出发进行解释说明：

对所述主同步合并单元测试仪的内部构成进行说明，所述主同步合并单元测试仪包括：

参数分解单元，用于接收所述测试终端发送的试验参数，并根据试验参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数。

配置分解单元，用于接收所述测试终端发送的配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数。

需要对上述两个单元的执行过程进一步说明，所述试验参数和配置参数均为测试终端获取接入的扩展合并单元测试仪数目、接口数以及运算能力信息，以生成试验参数和配置参数。

所述主同步合并单元测试仪还包括定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

对所述扩展合并单元测试仪的内部构成进行说明，所述扩展合并单元测试仪包括：

稳态计算单元，用于对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据。需要说明的是，对接收到的幅值、相位和频率参数采用进行独立稳态计算，获得试验结果数据，其中，A是幅值，n是频率倍数，f是频率，m是基准周期，θ是相位，Tmax是周期。

定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。

本发明实施例所述数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统，通过将主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪在同步时钟系统下，实现了多台数字式输入合并单元测试仪的级联，并通过软件控制使其在使用上被抽象成一台测试仪；实现了多台数字式输入合并单元测试仪的同步触发，并通过该方式扩充了测试中所需的运算性能以及接口数；实现了多台数字式输入合并单元测试仪的并行测试，通过数字式输入合并单元测试仪的同步触发可以将运算、接口分担。通过系统具体配置，可实现大规模的功能测试以及间隔、全站的测试，提高计算能力。

图4示出了本发明实施例提供的一种基于上述实施例所述系统的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试方法，包括：

S11、时钟同步装置对主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪采用时钟同步方式进行同步，并进行仪器晶振驯服处理，使主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪处于同一个时钟系统内。

在本步骤中需要说明的是，所有合并单元测试仪时钟同步接口均接入时钟同步装置，时钟同步装置将对其接入的仪器提供IRIG-B同步信号，如试验平台未能提供时钟同步装置则可通过主同步合并单元测试仪业务发送接口来提供IEEE1588同步信号。所有仪器接收到同步信号后进行晶振驯服，其过程如下：

1)、每隔n秒取一次PPS偏差并求平均值，并将其定义为一个周期偏差平均值。通常情况下，晶振的频率抖动可以忽略不计，假定周围环境没有大幅度改变，则可认为抖动不会出现突变。即可通过当周期的PPS偏差平均值减去前一个周期的PPS偏差平均值来得到当前的“频率加速度”；

2)、通过一定时间的观察数据，当同步信号稳定时，即可对晶振进行弹簧算法调整，此时“频率加速度”只会在一个很小的范围内波动；

3)、如果“频率加速度”出现了大幅度的改变，那么必然是同步信号出现了抖动，此时不做任何频率调整；

4)、反复通过第2)和第3)步骤将晶振与外部信号锁定在一个时钟周期内，此时完成驯服，如再次出现“频率加速度”大幅度改变则无需处理，此时通过前面步骤已经形成一个高稳定的时钟系统。

通过试验平台唯一的时钟号进行晶振驯服，可将合并单元测试仪间的时钟偏差缩小至±1个时钟周期，当平台进入高稳定时钟系统后，即可以开始进行各种合并单元功能试验。

S12、测试终端获取接入的扩展合并单元测试仪数目、接口数以及运算能力信息，以生成试验参数和配置参数，并发送给主同步合并单元测试仪。

在本步骤中，需要说明的是，所有扩展合并单元测试仪都接入了主同步合并单元测试仪，此时主同步合并单元测试仪将通过业务接口获取接入合并单元测试仪的信息，包括：测试仪接口数、运算能力、版本等。当测试终端接入时会通过管理通信接口获取其试验平台的整体接入信息，并将所有信息在测试测试管理软件上抽象成为一台测试仪器。此时，用户可以将整个试验平台当成一台装置进行试验数据配置和规划接口配置，完成配置后将参数发送给主同步合并单元测试仪。

S13、主同步合并单元测试仪接收到试验参数和配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数，发送给扩展合并单元测试仪。具体体现在：参数分解单元和配置分解单元分别接收所述测试终端发送的试验参数和配置参数，并根据试验参数和配置参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

需要说明的是，开始试验时，主同步合并单元测试仪将试验配置参数进行分解。在变电站中所有试验过程均可认为是一个稳态变化过程，而这个过程由一系列的采样数据构成，每个采样数据又可通过幅值、相位、频率进行稳态计算的方式得出，所以所有试验过程均是一个幅值、相位、频率变化过程。主同步合并单元测试仪在收到试验配置参数后立即折解每个运算步骤所需要的幅值、相位、频率参数，同时由于所有仪器均处于同一时钟系统，在折解完成后打上参数时标并通过定时发送的方式发送给扩展合并单元测试仪。

S14、扩展合并单元测试仪对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据并发出。具体体现在：

稳态计算单元对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据；定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。进行独立稳态计算时，对接收到的幅值、相位和频率参数采用进行独立稳态计算，获得试验结果数据，其中，A是幅值，n是频率倍数，f是频率，m是基准周期，θ是相位，Tmax是周期。

需要说明的是，扩展合并单元测试仪收到参数后，将在一个时钟周期完成运算变量的更新，由于主同步合并单元测试仪是多业务接口同时发送且线路延时忽略不计，则可以认为每台扩展合并单元测试仪同步完成了运算变量的更新，同时依据变量进入稳态计算，并按照参数时标指定的定时器定时发送所计算的测试结果数据。

通过以上几个步骤保证了所有合并单元测试仪的同步性，实现了业务分布运算，扩展了试验平台的接口能力，增强了合并单元测试功能，并提供直观准确的操作方式，为变电站、间隔、合并单元装置的完整、全面性测试提供了平台基础。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种数字式输入合并单元测试仪并行同步测试系统，其特征在于，包括测试终端、时钟同步装置、主同步合并单元测试仪，以及多个扩展合并单元测试仪，其中，

所述主同步合并单元测试仪和多个所述扩展合并单元测试仪均与所述时钟同步装置连接；

每个所述扩展合并单元测试仪的业务数据接收端口与所述主同步合并单元测试仪的业务数据发送端口连接；

所述测试终端连接所述主同步合并单元测试仪的通信管理端口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主同步合并单元测试仪包括：

参数分解单元，用于接收所述测试终端发送的试验参数，并根据试验参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

配置分解单元，用于接收所述测试终端发送的配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扩展合并单元测试仪包括：

稳态计算单元，用于对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据；

定时器，用于在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。

4.一种基于上述权利要求1-3中任一权利要求所述系统的数字式输入合并单元测试仪并行同步测试方法，其特征在于，包括：

时钟同步装置对主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪采用时钟同步方式进行同步，并进行仪器晶振驯服处理，使主同步合并单元测试仪和多个扩展合并单元测试仪处于同一个时钟系统内；

测试终端获取接入的扩展合并单元测试仪数目、接口数以及运算能力信息，以生成试验参数和配置参数，并发送给主同步合并单元测试仪；

主同步合并单元测试仪接收到试验参数和配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数，发送给扩展合并单元测试仪；

扩展合并单元测试仪对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据并发出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，主同步合并单元测试仪接收到试验参数和配置参数，并根据配置参数所需的计算方程和序列过程将配置参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数，发送给扩展合并单元测试仪，具体用于：

参数分解单元和配置分解单元分别接收所述测试终端发送的试验参数和配置参数，并根据试验参数和配置参数所需的计算方程和序列过程将试验参数拆解成每个运算步骤所需的幅值、相位和频率参数；

定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将拆解后的幅值、相位和频率参数由业务数据发送接口发送到所述扩展合并单元测试仪。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，扩展合并单元测试仪对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据并发出，具体用于：

稳态计算单元对接收到的幅值、相位和频率参数进行独立稳态计算，获得试验结果数据；

定时器在接收所述时钟同步装置晶振驯服后，将获得的试验结果数据由业务数据发送接口发出。

7.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，对接收到的幅值、相位和频率参数采用进行独立稳态计算，获得试验结果数据，其中，A是幅值，n是频率倍数，f是频率，m是基准周期，θ是相位，Tmax是周期。