電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在電網(wǎng)中應(yīng)用的重要性分析

南方電網(wǎng)曲靖供電局 王莆 楊子力 尹定座 張崔金 周繼宏

0 引言

隨著敏感性用電設(shè)備的大量使用，電壓暫降已經(jīng)成為最重要的電能質(zhì)量問(wèn)題之一[1]，而電壓暫降與短時(shí)中斷已成為事件型電能質(zhì)量的首要問(wèn)題[1-2]，是導(dǎo)致供電電壓不合格的重要因素。電能質(zhì)量對(duì)保障電網(wǎng)系統(tǒng)電氣設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。

電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行有重要作用。電壓合格率作為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行評(píng)價(jià)的重要考核指標(biāo)，是電能質(zhì)量?jī)?yōu)劣的直接體現(xiàn)，而電壓監(jiān)測(cè)儀則是完成電壓合格率統(tǒng)計(jì)的重要工具。電壓監(jiān)測(cè)裝置項(xiàng)目集中在精度校驗(yàn)，現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)裝置僅限于單機(jī)檢測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)裝置同時(shí)檢定和批量檢驗(yàn)。

根據(jù)目前現(xiàn)場(chǎng)情況，電網(wǎng)中被安裝了大量的電壓監(jiān)測(cè)儀，如此數(shù)量龐大的電壓監(jiān)測(cè)儀日常校驗(yàn)也成為現(xiàn)場(chǎng)檢修人員工作的一項(xiàng)難題，但是現(xiàn)有的電壓監(jiān)測(cè)儀的檢定還停留在手工、逐臺(tái)測(cè)試的階段，檢測(cè)效率低下[1-2]。因此，迫切需要研究并開(kāi)發(fā)能完成對(duì)多臺(tái)電壓監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行批量測(cè)試的閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，從而極大提高儀器測(cè)試的工作效率。

1 傳統(tǒng)校驗(yàn)方法的缺陷

傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法主要采購(gòu)專用的電壓監(jiān)測(cè)儀校驗(yàn)裝置，由內(nèi)嵌式工控機(jī)、觸摸屏、標(biāo)準(zhǔn)交流電源發(fā)生器及時(shí)鐘脈沖檢測(cè)電路構(gòu)成[3]。該裝置只能完成單臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)，且擴(kuò)展能力弱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)檢驗(yàn)，還有以下缺陷：

常規(guī)電壓校驗(yàn)裝置輸出功率較小，每次只能校驗(yàn)一臺(tái)監(jiān)測(cè)儀；每次校驗(yàn)結(jié)束后，數(shù)據(jù)需要通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入，增加了檢驗(yàn)人員工作量；未能充分利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要額外送檢，設(shè)備利用率低；無(wú)完整臺(tái)賬管理及周期檢驗(yàn)計(jì)劃管理功能，需要人工管理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；需增加額外資金投入。

針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置存在的問(wèn)題，新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)充分考慮現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電壓源、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)表以及計(jì)算機(jī)等設(shè)備資源重新利用，只是在現(xiàn)有設(shè)備資源基礎(chǔ)上，增加網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和相應(yīng)數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換模塊即可實(shí)現(xiàn)多設(shè)備同時(shí)校驗(yàn)，本文對(duì)電壓監(jiān)測(cè)裝置自動(dòng)檢定系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析。

2 檢定系統(tǒng)特點(diǎn)及原理

2.1 電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口控制標(biāo)準(zhǔn)交流電壓源電壓輸出，讀取該標(biāo)準(zhǔn)電壓和監(jiān)測(cè)裝置輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)電壓精度校驗(yàn)。新系統(tǒng)特點(diǎn)如下：

設(shè)備臺(tái)賬管理。系統(tǒng)提供臺(tái)賬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，包括設(shè)備號(hào)、出廠編號(hào)、計(jì)量編號(hào)、檢測(cè)時(shí)間、下次檢測(cè)時(shí)間等。

周期檢定管理。系統(tǒng)可根據(jù)臺(tái)賬信息和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，自動(dòng)給出下次檢驗(yàn)計(jì)劃，并提供檢驗(yàn)周期表，減少了人工及工作量。

自動(dòng)檢定管理。能實(shí)現(xiàn)6臺(tái)設(shè)備同時(shí)檢定，檢定過(guò)程全自動(dòng)化，檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

檢定數(shù)據(jù)管理，提供歷史數(shù)據(jù)查詢。

報(bào)表管理，檢定報(bào)告管理。

2.2 檢定系統(tǒng)的原理

檢定系統(tǒng)的基本原理是，PC上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)線連接電壓監(jiān)測(cè)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源，通過(guò)串口線連接檢定用掛表架，掛表架通過(guò)串行總線連接各待檢定的電壓監(jiān)測(cè)儀通信端口、通過(guò)電壓總線連接電壓監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量端口[4]。

電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)程序控制電壓監(jiān)測(cè)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源輸出電壓信號(hào)到被測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀，電壓監(jiān)測(cè)儀根據(jù)測(cè)量到的信號(hào)值進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件通過(guò)通信接口自動(dòng)讀取被測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并與電壓監(jiān)測(cè)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)進(jìn)行誤差計(jì)算，自動(dòng)生成規(guī)定格式的測(cè)試報(bào)告。

圖1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)

自動(dòng)測(cè)試軟件的主要功能是實(shí)現(xiàn)控制電壓監(jiān)測(cè)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源的輸出、讀取電壓監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)的對(duì)比處理等功能，所以在整體架構(gòu)上要滿足測(cè)試方案的錄入和編輯、測(cè)試過(guò)程的控制、測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)讀取和計(jì)算、測(cè)試報(bào)告的自動(dòng)生成及測(cè)試數(shù)據(jù)的管理等功能。

3.2 軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)

電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件安裝于測(cè)試終端（測(cè)試機(jī)或個(gè)人PC）內(nèi)。在本自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)上，采用模塊化和結(jié)構(gòu)分層的設(shè)計(jì)思想，在層次結(jié)構(gòu)上分為測(cè)試方案開(kāi)發(fā)層、自動(dòng)測(cè)試執(zhí)行層和電壓監(jiān)測(cè)儀控制程序?qū)印?/p>

測(cè)試方案開(kāi)發(fā)層包括測(cè)試方案開(kāi)發(fā)程序，測(cè)試方案開(kāi)發(fā)程序?yàn)殡妷罕O(jiān)測(cè)儀測(cè)試方案的二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)電壓監(jiān)測(cè)儀的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，編輯測(cè)試方案。

自動(dòng)測(cè)試執(zhí)行層包括自動(dòng)測(cè)試主程序和電壓監(jiān)測(cè)儀通信程序。

電壓監(jiān)測(cè)儀控制程序?qū)蛹措妷罕O(jiān)測(cè)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源控制程序，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)軟件控制接口供自動(dòng)測(cè)試執(zhí)行層調(diào)用。

3.3 整體測(cè)試流程及項(xiàng)目

首先選定檢測(cè)方案，然后可以手動(dòng)或自動(dòng)錄入檢測(cè)參數(shù)定值，根據(jù)被檢電壓監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行通信參數(shù)的設(shè)置。所有參數(shù)設(shè)置完成后，系統(tǒng)即可開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。

電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能夠完成電壓監(jiān)測(cè)儀的基本測(cè)量誤差試驗(yàn)、整定電壓值誤差試驗(yàn)、綜合測(cè)量誤差試驗(yàn)、時(shí)鐘準(zhǔn)確度測(cè)試及影響量（電壓、頻率、諧波）測(cè)試試驗(yàn)[5]。

3.4 注意事項(xiàng)

系統(tǒng)針對(duì)多裝置一次性檢定而開(kāi)發(fā)，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。系統(tǒng)擴(kuò)展只需增加相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模塊。系統(tǒng)在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

每次操作前，系統(tǒng)都會(huì)提醒用戶核對(duì)電壓等級(jí)，用戶應(yīng)認(rèn)真核對(duì)所選電壓等級(jí)是否一致，以免造成不必要的設(shè)備損壞。

網(wǎng)絡(luò)模塊IP地址的配置應(yīng)避免重復(fù)。

在程序設(shè)計(jì)時(shí)，每次電壓調(diào)整后應(yīng)有2～3s的穩(wěn)定時(shí)間。