數(shù)字式合并單元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差的測(cè)試內(nèi)容及方法

文/陳光華 黃巖

數(shù)字式合并單元是連接電子式互感器與保護(hù)裝置等二次設(shè)備的紐帶和橋梁，擔(dān)負(fù)著一次和二次設(shè)備之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸?shù)闹匾饔茫钦麄€(gè)智能變電站數(shù)據(jù)的來(lái)源。數(shù)字式合并單元的質(zhì)量對(duì)電子式互感器的整體性能以及智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行有直接和巨大的影響。

在采集器與合并單元之間設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，針對(duì)數(shù)字式合并單元的特點(diǎn)設(shè)計(jì)針對(duì)性的測(cè)試項(xiàng)目，確定關(guān)鍵項(xiàng)目的考核要求、技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法，可以對(duì)電子式互感器整體試驗(yàn)形成有效補(bǔ)充，降低電子式互感器整體應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

1 數(shù)字量轉(zhuǎn)換誤差的測(cè)試研究

本文參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.7、GB/T 20840.8，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T281、DL/T282，國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 441和Q/GDW11015現(xiàn)有技術(shù)要求，提出數(shù)字式合并單元數(shù)字量轉(zhuǎn)換誤差的測(cè)試項(xiàng)目及技術(shù)要求。

1.1 配置參數(shù)對(duì)誤差的影響檢驗(yàn)

技術(shù)要求：合并單元校正系數(shù)相關(guān)配置參數(shù)改變時(shí)，幅值誤差改變量應(yīng)不大于0.2%；相位誤差改變量應(yīng)不大于10分。

測(cè)試方法：采用圖1所示系統(tǒng)，測(cè)試儀負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的輸出和分析。調(diào)整合并單元誤差校正相關(guān)的配置參數(shù)為默認(rèn)值，使用測(cè)試儀記錄所有采樣點(diǎn)的幅值誤差、相位誤差、頻率誤差和復(fù)合誤差。修改合并單元的誤差校正相關(guān)的配置參數(shù)，重新測(cè)試，計(jì)算誤差改變量。

1.2 噪聲對(duì)誤差的影響檢驗(yàn)

圖1：電流電壓誤差測(cè)試系統(tǒng)

圖2：白噪聲及含噪聲的周期信號(hào)

圖3：基波及含13次諧波的波形

圖4：采樣同步誤差測(cè)試系統(tǒng)

圖5：采樣值突變

圖6：采樣值溢出

圖7：采樣值中斷

技術(shù)要求：純50Hz一次信號(hào)，采集器輸出不含白噪聲，合并單元輸出信號(hào)的信噪比應(yīng)小于30dB；純50Hz一次信號(hào)，采集器輸出含白噪聲，合并單元輸出的幅值誤差改變量應(yīng)不大于0.2%，相位誤差改變量應(yīng)不大于10分。

測(cè)試方法：采用圖1所示系統(tǒng)，測(cè)試儀輸出電流電壓信號(hào)給合并單元，模擬純50Hz一次信號(hào)，采集器輸出不含/含白噪聲的情況，測(cè)試合并單元輸出信號(hào)的誤差和信噪比。如圖2所示。

1.3 諧波對(duì)誤差的影響檢驗(yàn)

技術(shù)要求：輸入信號(hào)疊加諧波時(shí)，輸出諧波次數(shù)及含量與輸入一致；基波幅值誤差改變量應(yīng)不大于0.4%，相位誤差改變量應(yīng)不大于20分。

測(cè)試方法：采用圖1所示的系統(tǒng)，測(cè)試儀輸出含諧波的電壓電流信號(hào)，諧波次數(shù)從2次～13次，諧波含量為20%。測(cè)試數(shù)字式合并單元輸出采樣值中諧波次數(shù)、諧波含量、基波幅值誤差和相位誤差，計(jì)算誤差改變量。如圖3所示。

1.4 采樣同步誤差檢驗(yàn)

技術(shù)要求：合并單元輸出SV報(bào)文各數(shù)字通道間的同步誤差不超過(guò)10分。

測(cè)試方法：采用圖4所示系統(tǒng)，將電子式互感器采樣值通道接入裝置，電子式互感器各數(shù)據(jù)通道保持同相位輸出。在測(cè)試儀上計(jì)算得到的各通道電壓和各通道電流的相位角誤差之間的最大差值。

各電子式互感器采樣值具備以下特征：

（1）各通道額定延時(shí)間不同（6路數(shù)據(jù)），相互間均有50us以上的差異；

（2）各通道異步到達(dá)時(shí)間不同（6路數(shù)據(jù)），相互間均的時(shí)間差至少為0.1T（T為采樣值報(bào)文間隔）。

2 數(shù)字量異常的影響測(cè)試研究

2.1 電子式互感器采樣值突變判別功能檢驗(yàn)

技術(shù)要求：裝置應(yīng)不誤輸出，應(yīng)具有對(duì)電子式互感器采樣值突變的判別功能，并能對(duì)突變數(shù)據(jù)事件進(jìn)行記錄。

測(cè)試方法：模擬電子式互感器采樣值出現(xiàn)以下異常：

（1）電流值畸變放大；

（2）電壓值畸變縮?。?/p>

（3）采樣值值溢出：正溢出（7FFFH）和負(fù)溢出（8000H）。

以上三種異常的數(shù)字波形示意見(jiàn)圖5-圖7。

2.2 電子式互感器采樣值異常檢驗(yàn)

技術(shù)要求：應(yīng)能保證在通信中斷、通信異常等情況下不誤輸出；應(yīng)能接收和處理電子式互感器的異常狀態(tài)信號(hào)，具有自診斷功能；應(yīng)具有對(duì)ECT、EVT采樣值有效性（接收數(shù)據(jù)周期等）進(jìn)行判別，對(duì)故障數(shù)據(jù)事件進(jìn)行記錄。

測(cè)試方法：模擬電子式互感器采樣值出現(xiàn)以下異常：

（1）數(shù)字量通道光強(qiáng)不匹配；

（2）數(shù)字量傳輸模式不匹配（同步或異步）；

（3）采樣值報(bào)文CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤；

（4）采樣值報(bào)文狀態(tài)字1異常（多種情況）；

（5）采樣值報(bào)文狀態(tài)字2異常（多種情況）；

（6）FT3采樣值報(bào)文序號(hào)跳變、錯(cuò)序（報(bào)文連續(xù)且采樣值正常變化）；

（7）FT3采樣值中斷多個(gè)個(gè)采樣點(diǎn)后恢復(fù)傳輸；

（8）電子式互感器采樣值數(shù)據(jù)發(fā)送周期異常（同步或異步模式，發(fā)送間隔抖動(dòng)）；

（9）單個(gè)或多個(gè)FT3輸入數(shù)字量中采樣值通道品質(zhì)無(wú)效（部分或全部通道）且有數(shù)據(jù)值。

2.3 電子式互感器采樣值錯(cuò)誤檢驗(yàn)

技術(shù)要求：當(dāng)接收到錯(cuò)誤的電子式互感器采樣值數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)能正確記錄錯(cuò)誤事件且不誤輸出。

測(cè)試方法：模擬電子式互感器采樣值出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

（1）電流采樣值異常，電壓采樣值錯(cuò)誤；

（2）電壓采樣值正常，電流采樣值錯(cuò)誤；

（3）對(duì)于接收單相互感器數(shù)據(jù)的合并單元，模擬單相電流/電壓采樣值錯(cuò)誤。

3 結(jié)語(yǔ)

從近年來(lái)電子式互感器的整體質(zhì)量情況和模擬式合并單元的測(cè)試及運(yùn)行情況看，過(guò)程層新型裝置也需要繼續(xù)不斷的加大測(cè)試力度，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。因此，有必要在電子式互感器測(cè)試的基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)字式合并單元開(kāi)展專項(xiàng)測(cè)試，根據(jù)其機(jī)理和特點(diǎn)，重點(diǎn)考核，規(guī)范協(xié)議設(shè)計(jì)，提升傳變性能。