CN204925371U - 标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，包括：上位机、主标准源、至少一个从标准源、被测装置；主标准源分别与上位机和从标准源连接，上位机向主标准源或通过主标准源向从标准源发送测试指令；主标准源和/或从标准源，用于根据接收到的测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；被测装置与各从标准源和主标准源连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据；上位机与被测装置连接，用于接收被测装置发送的电能监测数据，将电能监测数据与电能测试信号进行比较，输出测试结果。实现对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力测试技术，尤其涉及一种标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统。
背景技术
随着国民经济的迅速发展，电力系统中存在越来越多的带有冲击性、波动性强的负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，这些负荷在运行中易导致电压波动、闪变、三相不平衡、暂升、暂降、甚至中断等电能质量问题；此外，随着电力电子技术广泛应用，电力系统中非线性负载日益增多，如静止变流器，工业交直流变换装置等，非线性负载会引起电网电流、电压波形发生畸变，造成电网的谐波污染严重。
现有技术中，通常在电力系统中设置电能质量在线监测装置对电能质量进行监控，并且对该电能质量在线监测装置进行定期测试校准。目前电能质量在线监测装置可以实现多回路同步采集，但是用于测试校准该电能质量在线监测装置的标准源却是单路输出设备，这就造成测试只能是每路单独分别测试，测试效率低下。
因此，亟需开发基于标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，以提高测试效率。
实用新型内容
本实用新型提供一种标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，以解决现有技术测试效率低的技术问题，通过设置多模拟量同步输出的标准源，以实现对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。
本实用新型提供一种标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，包括：上位机、主标准源、至少一个从标准源、被测装置；
所述主标准源分别与所述上位机和所述从标准源连接，所述上位机向主标准源或通过所述主标准源向所述从标准源发送测试指令；
所述主标准源和/或从标准源，用于根据接收到的所述测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；
所述被测装置与各所述从标准源和所述主标准源连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据；
所述上位机与所述被测装置连接，用于接收所述被测装置发送的所述电能监测数据，将所述电能监测数据与所述电能测试信号进行比较，输出测试结果。
所述主标准源以及所述从标准源包括：数据处理单元、电流/电压放大器；
所述数据处理单元，用于对接收到的所述测试指令进行解析，获取测试参数并对所述测试参数进行数字信号处理、波形叠加及处理，形成标准源波形数据；
所述电流/电压放大器与所述数据处理单元连接，用于对所述标准源波形数据进行功率放大，形成电能测试信号并输出。
所述数据处理单元包括：数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA电路；
所述DSP，用于对所述测试指令进行解析，获取测试参数并对所述测试参数进行数字信号处理；
所述FPGA电路与所述DSP连接，用于对经过所述DSP数字处理后的测试参数进行波形叠加及处理，形成标准源波形数据。
所述主标准源还包括：微处理器或单片机，所述微处理器或单片机用于接收所述上位机发送的所述测试指令，根据所述测试指令分析所需的标准源数量；检测所述主标准源以及各所述从标准源的负载状况，根据所述负载状况以及所需的标准源数量确定接收所述测试指令的标准源，并向确定的标准源发送所述测试指令；所述确定的标准源包括主标准源和/或从标准源。
所述上位机与所述被测装置包括：基于IEC61850通信标准的以太网通信接口。
所述微处理器或单片机包括：定时单元，所述定时单元用于根据预设周期向各所述从标准源的同步端口发送同步信号，以保持所述主标准源与各所述从标准源同步输出所述电能测试信号。
本实用新型提供的技术方案通过包括：上位机、主标准源、至少一个从标准源、被测装置；主标准源分别与上位机和从标准源连接，上位机向主标准源或通过主标准源向从标准源发送测试指令；主标准源和/或从标准源，用于根据接收到的测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；被测装置与各从标准源和主标准源连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据并上报给上位机，使其将电能监测数据与电能测试信号进行比较，输出测试结果。从而解决了现有技术测试效率低的技术问题，通过主从标准源的设置，实现多模拟量同步输出的标准源，实现了对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的主从标准源的结构示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型实施例一提供的标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的基于标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，包括：上位机1、主标准源2、至少一个从标准源3、被测装置4；主标准源2分别与上位机1和从标准源3连接，上位机1向主标准源2或通过主标准源2向从标准源3发送测试指令；主标准源2和/或从标准源3，用于根据接收到的测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；被测装置4与各从标准源3和主标准源2连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据；上位机1与被测装置4连接，用于接收被测装置4发送的电能监测数据，将电能监测数据与电能测试信号进行比较，输出测试结果。
其中，被测装置4为电能质量在线监测装置，其作为前端数据采集装置，对电能质量进行监测，其所采集和分析数据的准确性直接关系到电能质量监测管理站的分析结果和采取的相关措施的准确性，因此对电能质量监测装置即本实用新型中的被测装置4的测试校准极为重要。具体对于该被测装置4的测试通过电能质量在线监测装置的测试系统实现，该系统具体为：将上位机1与主标准源2连接，主标准源2再与各个从标准源3连接；被测装置4与所有标准源连接，即与主标准源2和各从标准源3连接，实现了多个标准源的多模拟量输出，使被测装置4的多回路同步采集端口可以与多个标准源的标准源信号输出端相连接，实现同时对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。其中，上位机1、主标准源2、从标准源3、被测装置4直接的连接可以通过电缆连接或无线通讯连接。上位机1用于发出测试指令，该测试指令可以按照测试项目要求，灵活的编制测试模板，采用测试模板方式将测试项目定制为电子化测试程序，以模板方式调用功能模块运行，测试模板是模块调用和参数定义的格式文件。基于测试模板，组织测试流程，定义测试方法，计算测试参数。在一个测试模板文件中，定义电能质量在线监测装置的全部测试功能和测试项目，并给测试人员必要的操作提示等。上位机1还可以把从主标准源2和/或从标准源3处获取到的电能测试信号与从被测装置4处获取到的电能监测数据进行比对，自动计算误差，进行结果评估，以评价被测装置4的电能质量在线监测质量，形成合格或超标的结论，并存储为文本如:Word格式的文件作为报告保存。
本实施例提供的技术方案通过包括：上位机、主标准源、至少一个从标准源、被测装置；主标准源分别与上位机和从标准源连接，上位机向主标准源或通过主标准源向从标准源发送测试指令；主标准源和/或从标准源，用于根据接收到的测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；被测装置与各从标准源和主标准源连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据并上报给上位机，使其将电能监测数据与电能测试信号进行比较，输出测试结果。从而解决了现有技术测试效率低的技术问题，通过主从标准源的设置，实现多模拟量同步输出的标准源，实现了对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。
图2为本实用新型实施例二提供的主从标准源的结构示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上，主标准源2以及从标准源3包括：数据处理单元5、电流/电压放大器6；数据处理单元5，用于对接收到的测试指令进行解析，获取测试参数并对测试参数进行数字信号处理、波形叠加及处理，形成标准源波形数据；电流/电压放大器6与数据处理单元5连接，用于对标准源波形数据进行功率放大，形成电能测试信号并输出。
进一步地，数据处理单元5包括：数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称“DSP”)DSP51、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称“FPGA”)FPGA电路52；DSP51，用于对测试指令进行解析，获取测试参数并对测试参数进行数字信号处理；FPGA电路52与DSP51连接，用于对经过DSP51数字处理后的测试参数进行波形叠加及处理，形成标准源波形数据。
具体的，DSP51根据接收到的测试指令，从中解析得到测试参数。其中，DSP51可以与电平转换芯片通过8位数据信号、4位控制信号相连接；其中4位控制信号分别接至DSP51的HCNTL0、HCNTL1、HBIL、HR/W管脚。8位数据信号分别接至DSP51的HD0至HD7管脚。DSP51的具体型号可由本领域技术人员根据需要自行选择，本申请对此不作限制。电平转换芯片用于转换DSP51与FPGA电路52之间的通信电平值。DSP51与FPGA电路52通过16位数据信号、16位地址信号相连接，16位数据信号分别是DSP51的D0-D15,16位地址信号分别为DSP51的A0-A15,接至可编程门阵列FPGA电路52的相应管脚。FPGA电路52的输出在经过数模转换，接至电流/电压放大器6的输入端，通过多级电流/电压(优选为2级)放大，得到最终的电流/电压信号，即形成电能测试信号并输出至标准源的输出端口。
进一步地，在上述实施例的基础上，主标准源2还包括：微处理器或单片机21，微处理器或单片机21用于接收上位机1发送的测试指令，根据测试指令分析所需的标准源数量；检测主标准源2以及各从标准源3的负载状况，根据负载状况以及所需的标准源数量确定接收测试指令的标准源，并向确定的标准源发送测试指令；确定的标准源包括主标准源2和/或从标准源3。
具体的，主标准源2负责根据接收到的测试指令，分析该测试指令所包含的测试类型，测试数目等信息，以判断完成该测试指令所需要的标准源数量。同时，主标准源2还需要检测各从标准源3的负载状况，即检测各从标准源3当前的工作状态，是否处于空闲状态，是否处于占用状态等，以更好的分配上位机下发的测试指令，使其可以高效地被标准源处理。其中，主标准源2除了起到分析测试指令和检查负载状况的控制角色外，其自身也同时需要完成标准源生成模拟电网工况的电能测试信号的角色，因此，主标准源2还需要检查自身的负载状况，以确定自身是否可以及时处理测试指令。当主标准源2确定了当前可以接收测试指令的各个标准源后，发送该测试指令给各个标准源，使其根据测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号，通过主从标准源，实现了多模拟量同步输出的标准源，且通过根据测试指令确定标准源数量并根据负载状况分配任务，实现了更加有效率的标准源信号输出。
本实施例进一步通过对标准源具体设计，实现了处理速度快，波形形成精准的标准源，保证测试数据的准确性；并通过主从标准源的设置，实现了多模拟量同步输出的标准源，且通过根据测试指令确定标准源数量并根据负载状况分配任务，实现了更加有效率的标准源信号输出，实现了对电能质量在线监测装置的多个回路同时进行测试，大大提高测试的效率。
进一步地，微处理器或单片机21包括：定时单元211，定时单元211用于根据预设周期向各从标准源3的同步端口发送同步信号，以保持主标准源2与各从标准源3同步输出电能测试信号。通过该定时单元211，可以实现各个标准源输出端口的多模拟量同步输出，进一步保证测试的效率及测试的准确性。
进一步地，在上述实施例的基础上，上位机1与被测装置4包括：基于IEC61850通信标准的以太网通信接口。
具体的，测试系统的上位机1通过通讯接口与被测装置4进行通讯，该通讯接口可以是支持IEC61850通信规约(以太网)的接口。IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种标准源多模拟量输出的电能质量在线监测装置的测试系统，其特征在于，包括：上位机、主标准源、至少一个从标准源、被测装置；
所述主标准源分别与所述上位机和所述从标准源连接，所述上位机向主标准源或通过所述主标准源向所述从标准源发送测试指令；
所述主标准源和/或从标准源，用于根据接收到的所述测试指令，生成模拟电网工况的电能测试信号；
所述被测装置与各所述从标准源和所述主标准源连接，用于检测标准源产生的电能测试信号，生成电能监测数据；
所述上位机与所述被测装置连接，用于接收所述被测装置发送的所述电能监测数据，将所述电能监测数据与所述电能测试信号进行比较，输出测试结果。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述主标准源以及所述从标准源包括：数据处理单元、电流/电压放大器；
所述数据处理单元，用于对接收到的所述测试指令进行解析，获取测试参数并对所述测试参数进行数字信号处理、波形叠加及处理，形成标准源波形数据；
所述电流/电压放大器与所述数据处理单元连接，用于对所述标准源波形数据进行功率放大，形成电能测试信号并输出。
3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA电路；
所述DSP，用于对所述测试指令进行解析，获取测试参数并对所述测试参数进行数字信号处理；
所述FPGA电路与所述DSP连接，用于对经过所述DSP数字处理后的测试参数进行波形叠加及处理，形成标准源波形数据。
4.根据权利要求2或3任一所述的测试系统，其特征在于，
所述主标准源还包括：微处理器或单片机，所述微处理器或单片机用于接收所述上位机发送的所述测试指令，根据所述测试指令分析所需的标准源数量；检测所述主标准源以及各所述从标准源的负载状况，根据所述负载状况以及所需的标准源数量确定接收所述测试指令的标准源，并向确定的标准源发送所述测试指令；所述确定的标准源包括主标准源和/或从标准源。
5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述上位机与所述被测装置包括：基于IEC61850通信标准的以太网通信接口。
6.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述微处理器或单片机包括：定时单元，所述定时单元用于根据预设周期向各所述从标准源的同步端口发送同步信号，以保持所述主标准源与各所述从标准源同步输出所述电能测试信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN106448098A (zh) * | 2016-08-17 | 2017-02-22 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种电子测量仪器无线程控测试系统及方法 |
| CN113885401A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-04 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种模拟量输出的方法、装置及介质 |
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