一種基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系統，包括信號源，用于根據不同的測試用例，生成相應的測試信號；高精度校準器，用于對信號源生成的測試信號進行采樣，并采用非線性回歸同步相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量；量測相量提取模塊，用于采用計算機設備作為相量測量單元PMU主站，向待測PMU發出離線召喚命令，提取并分析得到量測相量信息；分析比較模塊，用于將量測相量信息與所述高精度校準器生成的參考相量進行比較，實現對所述待測PMU的靜動態測試。從而解決基于高精度信號源的PMU測試系統對信號源要求高、無法對PMU進行現場測試的問題，實現了全面系統的PMU靜態及動態測試。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及同步相量測量
，尤其涉及一種基于高精度校準器的相量測量 單元PMU靜動態測試系統。
技術介紹
目前，相量測量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)的應用對電力系統的量測 技術帶來了革命性的變革，作為一種量測手段，它受電力系統動態過程及其它諸多因素影 響，PMU量測信息不可避免存在量測誤差及動態響應延時等問題。電網中的PMU裝置來自不 同的生產廠家，其硬件配置和內部所應用的同步相量算法不盡相同，這使得PMU裝置的量測 精度和靜動態行為千差萬別。為了保證PMU裝置能夠滿足同步相量量測的指標要求，有必要 研發基于高精度校準器的PMU靜動態測試系統，以便針對PMU裝置的同步相量量測精度和靜 動態行為進行全面和嚴格的測試。 現有技術中的PMU測試系統搭建方案是基于高精度信號源的PMU靜動態測試系統。 基于高精度信號源的PMU靜動態測試系統對信號源精度要求較高，信號源的DSP、A/D、功放 等部件會產生時延，從而造成信號真正發出的時間與其時標無法完全對應，需對其進行補 償，此外對于現場運行的PMU裝置，其輸入是電力系統實時信號，其真值未知，同時也無法在 PMU不退出運行的情況下，利用基于高精度信號源的PMU靜動態測試系統對其進行測試。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系 統，該系統能夠解決基于高精度信號源的PMU測試系統對信號源要求高、無法對PMU進行現 場測試的問題。 -種基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系統，所述測試系統包括 信號源、高精度校準器、量測相量提取模塊和分析比較模塊，其中： 所述信號源，用于根據不同的測試用例，生成相應的測試信號； 所述高精度校準器，用于對所述信號源生成的測試信號進行采樣，并采用非線性 回歸同步相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量； 所述量測相量提取模塊，用于采用計算機設備作為相量測量單元PMU主站，向待測 PMU發出離線召喚命令，提取并分析得到所述待測PMU的量測相量信息； 所述分析比較模塊，用于將所得到的待測PMU的量測相量信息與所述高精度校準 器生成的參考相量進行比較，進行誤差統計與分析評估，將分析評估結果自動寫入文檔，形 成完整的測試報告，實現對所述待測PMU的靜動態測試。 根據不同的測試用例，生成相應的測試信號，具體包括： 建立測試信號庫，其中的幅值掃描測試、頻率掃描測試、階躍測試的信號利用所述 信號源的狀態序列模塊生成； 諧波影響測試、帶外測試、調制測試、頻率斜坡測試的信號利用Matlab將信號轉化 為Comtrade格式的文件，并利用所述信號源的暫態回放模塊生成測試信號。 所述高精度校準器進一步包括： 信號采樣模塊，用于對所述信號源生成的測試信號進行采樣，具體能根據不同的 測試用例對采樣率、采樣時間以及輸出路徑進行設置，實現對輸入電壓信號的采樣； 參考相量生成模塊，用于根據測試用例及相關參數的設置，采用非線性回歸同步 相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量。 所述向待測PMU發出離線召喚命令，提取并分析得到所述待測PMU的量測相量信 息，具體包括： 將計算機設備作為PMU主站，向待測PMU發出離線召喚命令，提取規定時段內的相 量離線數據幀； 再按照PMU標準格式對該相量離線數據幀進行分析解讀，提取出相量幅值、相角、 頻率、頻率變化率、有功功率及無功功率，得到所述待測PMU的量測相量信息； 然后進行數據格式轉換，得到量測結果并儲存。 所述將所得到的待測PMU的量測相量信息與所述高精度校準器生成的參考相量進 行比較，進行誤差統計與分析評估，具體包括： 將所得到的待測PMU的量測相量信息與所述高精度校準器生成的參考相量進行比 較，得到相量、頻率、功率誤差及綜合矢量誤差；然后進行誤差統計與分析評估，評估指標具體包括誤差最大值、最小值、中位數、 平均值和標準差，來分別表現所述待測PMU量測誤差極值、平均水平及分布情況。 由上述本專利技術提供的技術方案可知，上述系統能夠解決基于高精度信號源的PMU 測試系統對信號源要求高、無法對PMU進行現場測試的問題，實現了全面系統的PMU靜態及 動態測試。【附圖說明】 為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本 領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 附圖。 圖1為本專利技術實施例所提供的基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試 系統結構示意圖。【具體實施方式】 下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本 專利技術的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本專利技術的保護范圍。 本專利技術實施例所述的PMU靜動態測試系統可以實現測試信號發出、參考相量生成、 量測相量提取以及誤差分析評估的功能，其中高精度校準器是該測試系統的關鍵與難點。 下面將結合附圖對本專利技術實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本專利技術實施例所提供 基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系統結構示意圖，所述測試系統主要包 括信號源、高精度校準器、量測相量提取模塊和分析比較模塊，其中：所述信號源，用于根據不同的測試用例，生成相應的測試信號。具體實現中，需要 建立測試信號庫，其中的幅值掃描測試、頻率掃描測試、階躍測試的信號利用所述信號源的 狀態序列模塊生成;諧波影響測試、帶外測試、調制測試、頻率斜坡測試的信號利用Matlab 將信號轉化為Comtrade格式的文件，并利用所述信號源的暫態回放模塊生成測試信號。 所述高精度校準器，用于對所述信號源生成的測試信號進行采樣，并采用非線性 回歸同步相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量。具體實現中，該高精度校準 器進一步可包括信號采樣模塊和參考相量生成模塊，其中： 信號采樣模塊，用于對所述信號源生成的測試信號進行采樣，具體能根據不同的 測試用例對采樣率、采樣時間以及輸出路徑進行設置，實現對輸入電壓信號的采樣； 參考相量生成模塊，用于根據測試用例及相關參數的設置，采用非線性回歸同步 相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量。 上述高精度校準器采用非線性回歸同步相量量測算法，對不同測試信號進行有針 對性建模，擁有非常高的量測精度。 所述量測相量提取模塊，用于采用計算機設備作為相量測量單元PMU主站，向待測 PMU發出離線召喚命令，提取并分析得到所述待測PMU的量測相量信息，上述過程具體為:首 先將計算機設備作為PMU主站，向待測PMU發出離線召喚命令，提取規定時段內的相量離線 數據幀;再按照PMU標準格式對該相量離線數據幀進行分析解讀，提取出相量幅值、相角、頻 率、頻率變化率、有功功率及無功功率，得到所述待測PMU的量測相量信息;然后進行數據格 式轉換，得到量測結果并儲存。在具體實現中，該測試系統可以分別解讀IEEE C37.118及我國《電力系統實時動 態監測系統技術規范》所規定的兩種不同存本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于高精度校準器的相量測量單元PMU靜動態測試系統，其特征在于，所述測試系統包括信號源、高精度校準器、量測相量提取模塊和分析比較模塊，其中：所述信號源，用于根據不同的測試用例，生成相應的測試信號；所述高精度校準器，用于對所述信號源生成的測試信號進行采樣，并采用非線性回歸同步相量算法對采樣的測試信號進行計算，得到參考相量；所述量測相量提取模塊，用于采用計算機設備作為相量測量單元PMU主站，向待測PMU發出離線召喚命令，提取并分析得到所述待測PMU的量測相量信息；所述分析比較模塊，用于將所得到的待測PMU的量測相量信息與所述高精度校準器生成的參考相量進行比較，進行誤差統計與分析評估，將分析評估結果自動寫入文檔，形成完整的測試報告，實現對所述待測PMU的靜動態測試。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉灝，王璐，畢天姝，錢程，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：北京;11