CN108318844A - 功率变送器的测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率变送器的测试方法及装置。该方法包括：获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；以及比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性。

Description

功率变送器的测试方法及装置

技术领域

本发明涉及电气领域，具体而言，涉及一种功率变送器的测试方法及装置。

背景技术

功率变送器以三相电压、电流为输入，以有功功率、无功功率、功率因数等为输出，广泛应用于发电机组的调速控制系统和汽轮机保护系统。

根据输出标准量为模拟量或数字量可分为模拟量输出功率变送器和数字量输出功率变送器。一般而言，模拟量输出功率变送器只能输出如有功功率或功率因数等一种参量，而数字量输出变送器可同时输出需要的电压、电流、频率、有功功率、功率因数、谐波等各种参量。

目前，只有对于功率变送器的静态特性的测试方法，但静态特性并不能体现功率变送器的全部性能，而且静态特性在很大程度上不能体现功率变送器对机组系统的影响。因此，在相关技术中，存在对功率变送器的测试不全面，不能体现出功率变送器对机组系统影响的问题。

发明内容

本发明实施例提供了功率变送器的测试方法及装置，以至少解决在相关技术中，存在对功率变送器的测试不全面，不能体现出功率变送器对机组系统影响的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种功率变送器的测试方法，包括：获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；以及比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性。

可选地，电网故障数据是预先采集的实际电网发生的典型单相故障、两相故障、三相故障的数据，其中，电网故障数据包括同一个测量点的三相电压数据和三相电流数据。

可选地，电网故障数据是以采样率不小于5kHz的频率获得的。

可选地，电网故障数据是在电磁暂态仿真计算软件中，模拟不同时长的单相故障、两相故障以及三相故障中的至少一个而获得的仿真三相电压数据和三相电流数据。

可选地，仿真三相电压数据和三相电流数据是以采样率不小于10kHz的频率获得的。

可选地，不同时长的范围为10-1000ms。

可选地，获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果包括：获取波形回放装置基于预先设置的波形回放装置的电压变比和电流变比而对电网故障数据进行重建获得的三相电压和三相电流，其中，三相电压和三相电流为模拟信号。

可选地，获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果包括：获取经待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，变送结果为功率值。

可选地，比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性包括：若差异小于预定值，则确定功率变送器的动态特性为合格；否则，确定功率变送器的动态特性为不合格。

可选地，波形回放装置为功率放大器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种功率变送器的测试装置，包括：获取模块，用于获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；确定模块，用于比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性。

可选地，获取模块包括：模拟信号获取单元，用于获取波形回放装置基于预先设置的波形回放装置的电压变比和电流变比而对电网故障数据进行重建获得的三相电压和三相电流，其中，三相电压和三相电流为模拟信号。

可选地，获取模块还包括：功率值获取模块，用于获取经待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，变送结果为功率值。

相对于相关技术中的技术方案，通过将电网故障数据进行重建，并对重建获得的模拟信号进行功率变送，可以获得功率变送器对电网故障的响应性能；并通过将该响应性能与理论计算的结果进行比较便可判定该功率变送器的动态特性的优劣，解决了在相关技术中，存在对功率变送器的测试不全面，不能体现出功率变送器对机组系统影响的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据发明实施例提供的功率变送器的测试方法的流程图；

图2是根据本发明实施例提供的功率变送器的测试装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例功率变送器的测试装置中获取模块202的优选结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的功率变送器的测试方法示意图；

图5是本发明一个实施例的功率变送器测试值与理论值的比较示意图；以及

图6是本发明另一个实施例的功率变送器测试值与理论值的比较示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种功率变送器的测试方法，图1是根据发明实施例提供的功率变送器的测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤S102，获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；

步骤S104，比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性。

根据该实施例，通过将电网故障数据进行重建，并对重建获得的模拟信号进行功率变送，可以获得功率变送器对电网故障的响应性能；并通过将该响应性能与理论计算的结果进行比较便可判定该功率变送器的动态特性的优劣。相对于相关技术中，仅能对功率变送器的静态特性进行测试，不仅解决了相关技术中仅对功率变送器的静态特性进行测试所存在的对功率变送器的测试不全面，不能体现出功率变送器对机组系统影响的问题，通过采用上述方法实现对功率变送器的动态特性进行测试，充分考虑了功率变送器的动态特性对机组的调速系统和汽轮机保护系统的动态特性影响，通过确定功率变送器动态特性的优劣，从而有效地防止了因功率变送器动态特性差而影响其所应用的系统。

需要说明的是，上述电网故障数据可以通过多种方式获得，例如，可以通过对实际电网的实际故障数据进行采集的方式获得，也可以是通过预定的仿真软件进行仿真获得，下面举例说明。

在一个可选实施例中，电网故障数据是预先采集的实际电网发生的典型单相故障、两相故障、三相故障的数据，其中，电网故障数据包括同一个测量点的三相电压数据和三相电流数据。三相电压和三相电流是功率变送器的典型输入，本发明中通过对三相电压数据和三相电流数据进行波形回放而再现三相电压和三相电流，从而可以模拟实际的电网故障情况。

在一个可选实施例中，电网故障数据是以采样率不小于5kHz的频率获得的。通过以不小于5kHz的频率对电网故障数据进行采样，能够使得波形回放获得较高的精度。

在一个可选实施例中，电网故障数据是在电磁暂态仿真计算软件中，模拟不同时长的单相故障、两相故障以及三相故障中的至少一个而获得的仿真三相电压数据和三相电流数据。通过仿真软件来仿真电网故障数据，可以克服缺少实际电网故障数据从而难以进行功率变送器性能测试的缺陷。

在一个可选实施例中，仿真三相电压数据和三相电流数据是以采样率不小于10kHz的频率获得的。通过该实施例，可以获得较高的仿真精度。

在一个可选实施例中，不同时长的范围可以为10-1000ms。在该范围内，通常即可满足测试精度的要求，当然，针对不同的仿真软件、待测设备，可以考虑采用其他范围。

在一个可选实施例中，上述模拟信号可以是波形回放装置基于预先设置的波形回放装置的电压变比和电流变比而对电网故障数据进行重建获得的三相电压和三相电流。通常，该波形回放装置的电压变比和电流变比是根据功率变送器的输出参数进行设置的。该实施例中，通过波形回放装置对电网故障数据进行重建，获取三相电压和三相电流，为实施功率变送器的功率变送从而确定其动态性能提供输入信号。

在一个可选实施例中，获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果可以采用以下方式实现：获取经待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，变送结果为功率值。该实施例中，通过预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比，能够获得较高精度的波形回放信号，即较高精度的模拟信号，为后续高精度的测试提供条件。

在一个可选实施例中，比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性包括：若差异小于预定值，则确定功率变送器的动态特性为合格；否则，确定功率变送器的动态特性为不合格。需要说明的是，该预定值可以依据测试的精度灵活设置，例如，当需要的测试精度较高时，可以将该预定值设置得相对小一些，如果需要的测试精度不高时，则可以将该预定值设置得相对大一些。通过该实施方式，实现了根据具体的比较结果而判定功率变送器的性能优劣。

在一个可选实施例中，波形回放装置为功率放大器。功率放大器是一种常用的电子电器测量设备，通过该实施例，能够实现无需昂贵的专用设备就可实现功率变送器的性能测试。

根据本发明的另一个方面，提供了一种功率变送器的测试装置，图2是根据本发明实施例提供的功率变送器的测试装置的结构框图，如图2所示，该装置200包括：获取模块202，用于获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；确定模块204，连接至上述获取模块202，用于比较变送结果与电网故障数据的理论计算结果的差异，根据差异，确定功率变送器的动态特性。根据该实施例，通过对电网故障数据进行重建，并对重建获得的模拟信号进行功率变送，可以获得功率变送器对电网故障的响应性能；并通过将该响应性能与理论计算的结果进行比较便可判定该功率变送器的动态特性的优劣。相对于相关技术中，仅能对功率变送器的静态特性进行测试，不仅解决了相关技术中仅对功率变送器的静态特性进行测试所存在的对功率变送器的测试不全面，不能体现出功率变送器对机组系统影响的问题，通过采用上述方法实现对功率变送器的动态特性进行测试，充分考虑了功率变送器的动态特性对机组的调速系统和汽轮机保护系统的动态特性影响，通过确定功率变送器动态特性的优劣，从而有效地防止了因功率变送器动态特性差而影响其所应用的系统。

在一个可选实施例中，提供了上述获取模块202的优选结构，图3是根据本发明实施例功率变送器的测试装置中获取模块202的优选结构框图，如图3所示，该获取模块202包括：功率值获取单元302，下面对该功率值获取单元302进行说明。

功率值获取单元302，用于获取经待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，变送结果为功率值。实施例中，通过预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比，能够获得较高精度的波形回放信号，即较高精度的模拟信号，为后续高精度的测试提供条件。

下文中进一步描述根据本发明实施例的功率变送器的测试方法。

图4是根据本发明一个实施例的功率变送器的测试方法示意图；

如图4所示，其中IN1表示输入信号，具体为电压、电流数据；该输入信号输入功率放大器中，功率放大器对其进行重建，模拟信号，即电压、电流信号；该模拟信号被输入功率变送器，功率变送器对其进行变送获得变送结果，即图4中用OUT1表示的实测输出功率值。

此外，输入信号，即电压、电流数据还通过图4中下面所示的路径，经功率计算公式进行理论计算，获得理论计算结果，如图4中的OUT2所示。

之后，将实测输出功率值OUT1与理论计算结果OUT2进行比较，根据比较结果确定该功率变送器的动态特性的优劣。若比较结果显示二者的差异小于预定值，则判断为其动态性能合格，否则判定其动态性能不合格。

该实施例的具体测试方法如下步骤所示：

1)收集实际电网发生过的典型单相故障、两相故障、三相故障数据，上述数据包括同一个测点的三相电压和三相电流数据，作为回放数据源，实测数据采样率应不小于5kHz；

2)在电磁暂态仿真计算软件中，如PSCAD、EMTDC等软件中，模拟不同时长的单相故障、两相故障、三相故障(50ms、90ms、120ms等，该时长一般可取10ms-1000ms的范围)，获取仿真得到的三相电压和三相电流，作为回放数据源，仿真数据采样率应不小于10kHz；

3)将待测试功率变送器接入功率放大器，并且按照功率变送器的输出参数，设置好功率放大器的电压、电流变比；

4)进行功率变送器动态信号测量特性测试；根据具体需求，可以选择实际电网故障数据，也可以选用仿真故障数据，通过功率放大器将数据重建为三相电压、三相电流信号，即，通过功率放大器对电网故障数据进行波形回放；

5)将单相故障、两相故障、三相故障数据通过功率放大器回放给功率变送器，记录功率变送器的实测输出结果和故障数据的理论计算结果；

6)对功率变送器的实测输出结果和故障数据的理论计算结果进行对比，根据对比的结果，得到其动态特性。

需要指出的是，该实施例中以功率放大器作为波形回放装置，然而，本发明实施例的波形回放装置并不限于功率放大器，还可以采用其他具有波形回放功能的装置。

下面通过进一步的实施例对本发明作进一步的说明。

1)以600MW机组为例建立仿真平台，设置功率变送器参数，其中，电压互感器PT变比为22000:100＝220，电流互感器CT变比为20000:5＝4000；

2)进行三相、两相、单相典型故障，对比功率变送器输出值与理论计算值，对其动态特性进行测试。

分别对两台功率变送器进行测试，输出结果分别如图5和图6所示。

图5是本发明一个实施例的功率变送器测试值与理论值的比较示意图；

其中，图中的实线曲线表示功率变送器的实测结果，虚线曲线表示理论计算结果。由图中可以看出，二者非常接近，几乎重合。这表明该功率变送器的动态性能是良好的。

图6是本发明另一个实施例的功率变送器测试值与理论值的比较示意图。

其中，与图5中同样，实线曲线表示功率变送器的实测结果，虚线曲线表示理论计算结果。由图中可以看出，在横坐标的中间部分区域，二者的纵坐标值差异比较大，因此，这表明该功率变送器的动态性能是不合格的。

以上图5和图6中所示出的曲线仅仅示意性地而非精确地表示测试结果。此外，根据不同的故障数据、不同的待测设备，可能会出现各种曲线形状。

技术效果

当前，对于功率变送器的动态性能测量精度无标准要求，无测量方法，而功率变送器的动态精度对于调速系统和PLU(Power Load Unbalance，功率负荷不平衡)保护等设备在故障期间的特性有直接的影响，通过本发明实施例的方法可以检测功率变送器对于动态信号(尤其指电网故障情况下的输入信号)的测量误差，明确功率变送器的动态测量精度，避免因功率变送器测量误差较大导致调速系统和PLU保护等误动的情况。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员可以意识到，本发明中上述实施例，可以进行各种组合。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所披露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元(模块)可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种功率变送器的测试方法，其特征在于，包括：

获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，所述输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；以及

比较所述变送结果与所述电网故障数据的理论计算结果的差异，根据所述差异，确定所述功率变送器的动态特性。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，

所述电网故障数据是预先采集的实际电网发生的典型单相故障、两相故障、三相故障的数据，其中，所述电网故障数据包括同一个测量点的三相电压数据和三相电流数据。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

所述电网故障数据是以采样率不小于5kHz的频率获得的。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，

所述电网故障数据是在电磁暂态仿真计算软件中，模拟不同时长的单相故障、两相故障以及三相故障中的至少一个而获得的仿真三相电压数据和三相电流数据。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，

所述仿真三相电压数据和三相电流数据是以采样率不小于10kHz的频率获得的。

6.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，

所述不同时长的范围为10-1000ms。

7.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：

所述模拟信号为所述波形回放装置基于预先设置的所述波形回放装置的电压变比和电流变比而对所述电网故障数据进行重建获得的三相电压和三相电流。

8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果包括：

获取经所述待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对所述输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，所述变送结果为所述功率值。

9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述比较所述变送结果与所述电网故障数据的理论计算结果的差异，根据所述差异，确定所述功率变送器的动态特性包括：

若所述差异小于预定值，则确定所述功率变送器的动态特性为合格；否则，确定所述功率变送器的动态特性为不合格。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的测试方法，其特征在于，所述波形回放装置为功率放大器。

11.一种功率变送器的测试装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取经待测试功率变送器对输入信号进行变送输出的变送结果，其中，所述输入信号为波形回放装置对电网故障数据进行重建获得的模拟信号；

确定模块，用于比较所述变送结果与所述电网故障数据的理论计算结果的差异，根据所述差异，确定所述功率变送器的动态特性。

12.根据权利要求11所述的功率变送器的测试装置，其特征在于，所述获取模块还包括：

功率值获取单元，用于获取经所述待测试功率变送器基于预先设置电压互感器PT变比以及电流互感器CT变比对所述输入信号进行功率变送输出的功率值，其中，所述变送结果为所述功率值。