CN106383330B - 数字化电能计量算法测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化电能计量算法测试平台，包括：三相程控功率源；AD采样器；协议转换器；合并单元模拟器；数字化电能表模拟器；平台控制器，用于控制三相程控功率源输出，从而对来自合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与三相程控功率源的测试波形设定、AD采样器的非同步采样设置进行对比，以得到合并单元模拟器、数字化电能表模拟器内嵌各类电能计量算法的测试与评估结果。该测试平台可以将合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的分析结果与程序初始设置进行对比，实现对合并单元模拟器、数字化电能表模拟器内嵌算法性能的测试与评估，提高了测试与评估的可靠性，简单易实现。

Description

数字化电能计量算法测试平台

技术领域

本发明涉及电能计量与算法测试技术领域，特别涉及一种数字化电能计量算法测试平台。

背景技术

智能变电站(又称数字化变电站)的蓬勃建设，带动了数字化电能计量系统及其相关算法的研究和使用。智能变电站所采用的数字化电能计量系统，由电子式互感器、合并单元和数字化电能表构成，合并单元和数字化电能表内嵌有各种不同作用的数字化电能计量算法。智能变电站按照IEC61850系列标准的要求建设，IEC61850-9-2标准对数字化电能计量系统中数据的采样率、数据长度等格式都做出了明确的要求，由此导致一些传统的电能计量算法不再适用。由于传统的电能计量算法的测试方法并不涉及数字化电能计量算法中需要面对的数据同步和丢帧等问题，也无法兼容IEC61850-9-2格式的数据要求，因此需要有针对性的研制新型算法测试平台，以支持和推动数字化电能计量算法的研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种数字化电能计量算法测试平台，该测试平台可以提高测试与评估的可靠性，简单易实现。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种数字化电能计量算法测试平台，包括：三相程控功率源，用于输出多路程序可控的电压信号和电流信号，以模拟实际电网中含有谐波及间谐波的三相电压、电流信号；AD采样器，用于非同步采样，以模拟实际电网中不同电子式互感器进行的非同步采样；协议转换器，用于将数据格式转换至预设格式；合并单元模拟器，用于设定多种不同的时间同步算法、丢帧插值算法；数字化电能表模拟器，用于设定多种不同的电能计量算法、谐波分析算法；平台控制器，用于控制所述三相程控功率源输出，以使所述AD采样器根据采样设置进行数据采样和模数信号的转换，在通过所述协议转换器转换为所述预设格式后，将数字信号传输给所述合并单元模拟器以进行时间同步及丢帧插值处理，并且将处理后的数据分别传输至所述数字化电能表模拟器和所述平台控制器，进而所述数字化电能表模拟器对所述处理后的数据进行电能计量和谐波分析，并将结果传输至所述平台控制器，从而所述平台控制器对来自所述合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与所述三相程控功率源的测试波形设定、所述AD采样器的非同步采样设置进行对比，以得到所述合并单元模拟器、所述数字化电能表模拟器内嵌各类电能计量算法的测试与评估结果。

本发明实施例的数字化电能计量算法测试平台，可以在平台控制器的控制下，通过三相程控功率源输出程序可控的含有谐波、间谐波的电压、电流模拟信号，由AD采样器进行数据采样和模数信号的转换，并以符合FT3格式的数字信号发送至协议转换器，协议转换器将数据格式转换为IEC61850-9-2格式的数据格式后，传输给合并单元模拟器、数字化电能表模拟器利用内嵌算法进行分析处理，从而平台控制器将合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的分析结果与程序初始设置进行对比，实现对合并单元模拟器、数字化电能表模拟器内嵌算法性能的测试与评估，提高了测试与评估的可靠性，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的数字化电能计量算法测试平台还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述三相程控功率源与所述AD采样器通过电缆相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述AD采样器与所述协议转换器、所述协议转换器与所述合并单元模拟器、所述合并单元模拟器与所述数字化电能表模拟器均通过光纤相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述平台控制器分别与所述三相程控功率源、所述AD采样器、所述合并单元模拟器、所述数字化电能表模拟器通过数据线相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述AD采样器与所述协议转换器之间的数据通讯符合FT3格式要求，并且所述协议转换器与所述合并单元模拟器之间的数据通讯符合IEC61850-9-2格式要求。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设格式可以为IEC61850-9-2格式。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的数字化电能计量算法测试平台的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的数字化电能计量算法测试平台的工作原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的数字化电能计量算法测试平台。

图1是本发明一个实施例的数字化电能计量算法测试平台的结构示意图。

如图1所示，该数字化电能计量算法测试平台包括：三相程控功率源1、AD采样器2、协议转换器3、合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5和平台控制器6。

其中，三相程控功率源1用于输出多路程序可控的电压信号和电流信号，以模拟实际电网中含有谐波及间谐波的三相电压、电流信号。AD采样器2用于非同步采样，以模拟实际电网中不同电子式互感器进行的非同步采样。协议转换器3用于将数据格式转换至预设格式。合并单元模拟器4用于设定多种不同的时间同步算法、丢帧插值算法。数字化电能表模拟器5用于设定多种不同的电能计量算法、谐波分析算法。平台控制器6用于控制三相程控功率源1输出，以使AD采样器2根据采样设置进行数据采样和模数信号的转换，在通过协议转换器3转换为预设格式后，将数字信号传输给合并单元模拟器4以进行时间同步及丢帧插值处理，并且将处理后的数据分别传输至数字化电能表模拟器5和平台控制器6，进而数字化电能表模拟器5对处理后的数据进行电能计量和谐波分析，并将结果传输至平台控制器6，从而平台控制器6对来自合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与三相程控功率源1的测试波形设定、AD采样器2的非同步采样设置进行对比，以得到合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5内嵌各类电能计量算法的测试与评估结果。本发明实施例的测试平台可以将合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5的分析结果与程序初始设置进行对比，实现对合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5内嵌算法性能的测试与评估，提高了测试与评估的可靠性，简单易实现。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，AD采样器2与协议转换器3之间的数据通讯符合FT3格式要求，并且协议转换器3与合并单元模拟器4之间的数据通讯符合IEC61850-9-2格式要求。

可选地，在本发明的一个实施例中，预设格式可以为IEC61850-9-2格式。

在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，三相程控功率源1可以输出6路程序可控的电压、电流信号，用以模拟实际电网中含有谐波及间谐波的三相电压、电流信号。AD采样器2可以内嵌6组采样模块，6组采样模块可根据设定进行非同步采样，可以模拟实际电网中不同电子式互感器进行的非同步采样。合并单元模拟器4可以设定多种不同的时间同步算法、丢帧插值算法，数字化电能表模拟器5可以设定多种不同的电能计量算法、谐波分析算法。

进而，本发明实施例的数字化电能计量算法测试平台可以在平台控制器6的控制下，通过三相程控功率源1输出程序可控的电压、电流，由AD采样器2按照采样设置进行数据采样和模数信号的转换，并以符合FT3格式的数字信号发送至协议转换器3，协议转换器3将数据格式转换为IEC61850-9-2格式后，传输给合并单元模拟器4进行时间同步及丢帧插值等处理，处理后的数据分别传输数字化电能表模拟器5和平台控制器6，数字化电能表模拟器5对处理后的数据进行电能计量和谐波分析，并将结果传输给平台控制器6，平台控制器6对来自合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与三相程控功率源1的测试波形设定、AD采样器2的非同步采样设置进行对比，实现对合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5内嵌各类电能计量算法的测试与评估。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，三相程控功率源1与AD采样器2通过电缆相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，AD采样器2与协议转换器3、协议转换器3与合并单元模拟器4、合并单元模拟器4与数字化电能表模拟器5均通过光纤相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，平台控制器6分别与三相程控功率源1、AD采样器2、合并单元模拟器3、数字化电能表模拟器4通过数据线相连。

本发明实施例的数字化电能计量算法测试平台可以按照程序设置产生含有谐波、间谐波的电压、电流模拟信号，经过非同步采样、模数转换和数据格式转换，获得符合IEC61850-9-2格式的测试数据，先后传输给合并单元模拟器和数字化电能表模拟器进行算法分析，通过分析结果与初始设置的比对，实现对合并单元模拟器和数字化电能表模拟器内嵌时间同步、丢帧处理、电能计量、谐波分析等算法的测试和评估。该算法测试平台能够模拟6路测试信号的非同步采样及丢帧情况，并可针对不同负荷特性，设计并生成特定的测试波形，能够检测出各类数字化电能计量算法的实际性能及其对不同负荷的使用效果。

例如，相关技术中一种智能变电站中数字式电能表的检测方案，利用电能表校验仪配置出符合IEC61850标准的数字电压、电流信号，通过光纤传输给数字化电能表进行电度计量。电能表校验仪将数字化电能表的计量结果与自身计算所得的标准值进行比较，完成对数字化电能表的检测。该方案只能对包括硬件、软件在内的数字化电能表整体的计量性能进行测试，只能间接说明数字化电能表中所应用的算法的性能，且没有考虑非同步采样、数据丢帧等数字化变电站中常见的容易引入误差的特殊情况，对数字化电能表的算法性能的评估能力也十分有限，存在明显的区别。

又例如，相关技术中一种数字化电能计量系统的测试装置及方法。该装置通过模拟不同负载情况下一次电压与电流的输出，利用标准互感器转换成的二次值作为标准，完成对包括电子式互感器、合并单元和数字化电能表在内的整个数字化电能计量系统的计量性能的测试。而本发明实施例无需接入被测电子式互感器、合并单元和数字化电能表，将待测数字化电能计量算法嵌入测试平台，即可完成算法性能的测试，且可单独对合并单元、数字化电能表中的某一种算法进行测试。可见，系统结构、用途及功能都不相同。

在本发明的实施例中，如图1所示，本发明实施例的数字化电能计量算法测试平台包括：三相程控功率源1、AD采样器2、协议转换器3、合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5、平台控制器6六部分。其中，三相程控功率1与AD采样器2通过电缆连接；AD采样器2与协议转换器3、协议转换器3与合并单元模拟器4、合并单元模拟器4与数字化电能表模拟器5分别同光纤连接；平台控制器6与三相程控功率1、AD采样器2、合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5分别同数据线连接。

进一步地，如图2所示，在平台控制器6的控制下，通过三相程控功率源1输出程序可控的电压、电流，由AD采样器2按照采样设置进行数据采样和模数信号的转换，并以符合FT3格式的数字信号发送至协议转换器3，协议转换器3将数据格式转换为IEC61850-9-2格式后，传输给合并单元模拟器4进行时间同步及丢帧插值等处理，处理后的数据分别传输数字化电能表模拟器5和平台控制器6，数字化电能表模拟器5对处理后的数据进行电能计量和谐波分析，并将结果传输给平台控制器6，平台控制器6对来自合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与三相程控功率源1的测试波形设定、AD采样器2的非同步采样设置进行对比，实现对合并单元模拟器4、数字化电能表模拟器5内嵌各类电能计量算法的测试与评估。

根据本发明实施例的数字化电能计量算法测试平台，可以在平台控制器的控制下，通过三相程控功率源输出程序可控的含有谐波、间谐波的电压、电流模拟信号，由AD采样器进行数据采样和模数信号的转换，并以符合FT3格式的数字信号发送至协议转换器，协议转换器将数据格式转换为IEC61850-9-2格式的数据格式后，传输给合并单元模拟器、数字化电能表模拟器利用内嵌算法进行分析处理，从而平台控制器将合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的分析结果与程序初始设置进行对比，实现对合并单元模拟器、数字化电能表模拟器内嵌算法性能的测试与评估，可以灵活控制6路测试信号的非同步采样，并进行丢帧模拟，生成的测试数据符合数字化变电站中的实际情况，能够检测出算法的实际使用效果。此外，该测试平台能够针对不同负荷特性，设计并生成含有不同谐波、间谐波含量的测试波形，能够检测算法对不同负荷的使用效果，且具有功能丰富、操作简易的特点，提高了测试与评估的可靠性，简单易实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，包括：

三相程控功率源，用于输出多路程序可控的电压信号和电流信号，以模拟实际电网中含有谐波及间谐波的三相电压、电流信号；

AD采样器，用于非同步采样，以模拟实际电网中不同电子式互感器进行的非同步采样；

协议转换器，用于将数据格式转换至预设格式；

合并单元模拟器，用于设定多种不同的时间同步算法、丢帧插值算法；

数字化电能表模拟器，用于设定多种不同的电能计量算法、谐波分析算法；以及

平台控制器，用于控制所述三相程控功率源输出，以使所述AD采样器根据采样设置进行数据采样和模数信号的转换，在通过所述协议转换器转换为所述预设格式后，将数字信号传输给所述合并单元模拟器以进行时间同步及丢帧插值处理，并且将处理后的数据分别传输至所述数字化电能表模拟器和所述平台控制器，进而所述数字化电能表模拟器对所述处理后的数据进行电能计量和谐波分析，并将结果传输至所述平台控制器，从而所述平台控制器对来自所述合并单元模拟器、数字化电能表模拟器的数据处理结果、电能计量和谐波分析结果与所述三相程控功率源的测试波形设定、所述AD采样器的非同步采样设置进行对比，以得到所述合并单元模拟器、所述数字化电能表模拟器内嵌各类电能计量算法的测试与评估结果。

2.根据权利要求1所述的数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，所述三相程控功率源与所述AD采样器通过电缆相连。

3.根据权利要求1所述的数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，所述AD采样器与所述协议转换器、所述协议转换器与所述合并单元模拟器、所述合并单元模拟器与所述数字化电能表模拟器均通过光纤相连。

4.根据权利要求1所述的数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，所述平台控制器分别与所述三相程控功率源、所述AD采样器、所述合并单元模拟器、所述数字化电能表模拟器通过数据线相连。

5.根据权利要求1所述的数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，所述AD采样器与所述协议转换器之间的数据通讯符合FT3格式要求，并且所述协议转换器与所述合并单元模拟器之间的数据通讯符合IEC61850-9-2格式要求。

6.根据权利要求3所述的数字化电能计量算法测试平台，其特征在于，所述预设格式为IEC61850-9-2格式。