專利名稱：便攜式pmu動態性能測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型裝置是一種對相量測量裝置(PMU)進行動態性能、基本功能的現場專用便攜式PMU動態性能測試儀，應用于電力系統廣域測量系統(WAMS)或電網動態監控系統，對安裝于發電廠和變電站的相量測量裝置(PMU)進行現場電網動態相量的性能檢測、功能校核等測試。便攜式PMU動態性能測試儀適用于現場快速檢測PMU裝置高速采樣發電機內電勢功角、機組和線路電壓及電流相量的測量精度，檢測機組鑒相脈沖、轉速脈沖、勵磁電流、電壓等直流信號的測量精度，測試PMU裝置的GPS衛星時鐘同步性能。屬于電網安全穩定動態監測技術領域。
背景技術：
由于美國、歐洲、俄羅斯連續發生大電網安全穩定破壞引發大面積停電事故，對國民經濟和社會安定造成嚴重影響。為了確保區域電網安全穩定運行，國內外各大電網均加強對電網動態監控技術的研究，加快廣域測量系統(WAMS)和相量測量裝置(PMU)的應用，大量在一些樞紐變電站及大型發電廠安裝相量測量裝置PMU。
由于發電機組和輸電線路的電壓、電流幅值及相角隨時間快速變化，直接反映電力系統的動態穩定程度，實現動態檢測的同步相量測量裝置(PMU)，應用當今最新的科學技術和國際標準，包括GPS衛星時鐘同步技術、4800-10000點/秒的高速采樣和離散數字處理的測量技術，機組內電勢功角的檢測技術，計算機網絡通信技術等。
目前，對全國新安裝的上百套如此高新技術的PMU裝置，國內外尚無適合現場檢測的便攜式PMU動態性能測試儀，難于確保PMU裝置的性能滿足電網動態穩定監控的要求。目前，只能在實驗室采用高速數字錄波器，記錄一段時間內電壓、電流波形的采樣數據，通過數值分析計算，對PMU裝置的性能進行抽樣測試，這種方法操作復雜和費時費力，不適合對大量安裝廠站的PMU裝置，做投運前的性能檢測和誤差校核，更無法檢測PMU裝置對機組內電勢功角的測量精度，直接影響到對電網動態穩定判斷的正確性。因此，電力系統亟待研發便攜式PMU動態性能測試儀。
發明內容
為解決前述存在的問題，對分布在各廠站現場的同步相量測量裝置(PMU)，本實用新型提供一種便攜式PMU動態性能測試儀，確保各地PMU裝置為電網動態穩定監控系統提供實時和準確的相量數據。
本實用新型的技術方案是一GPS時鐘信號與數字信號處理單元連接，一高速采樣模擬量輸入單元，采集外部電網的相電流、相電壓，一路送至發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，一路送至數字信號處理單元，另設置有開關量輸入單元與數字信號處理單元連接，數字信號處理單元將處理后的信號，送至網絡通信接口；發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，是將外部輸入本裝置的發電機機端三相電壓、電流信號，經波形整形，變換為與機端電壓同頻率的模擬機組轉軸鍵相脈沖信號，通過光電隔離后，采用切換開關選擇由外部發電機轉軸鍵相脈沖輸入或由內部模擬發電機轉軸鍵相信號輸出；所述開關輸入單元是采用高壓光耦隔離來采集開關的變位信號，輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，用以檢測PMU裝置采集信號變化的時間精度。
輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，是在每一個繼電器前面，設置一延時電路，繼電器后面接合閘輸出或跳閘輸出。
本實用新型裝置的有益效果是便攜式PMU動態性能測試儀為發電廠和變電站的PMU裝置提供現場性能測試環境和技術手段。將現場實際或模擬的機組和線路電壓/電流、勵磁電壓/電流、開關位置信號、發電機轉軸鍵相脈沖信號等輸入本測試儀和被測的PMU裝置，本測試儀以每秒10000Hz采樣速度，高速采集輸入的各種參數量，并計算出帶有高精度時標的同步相量，并可產生與機端電壓鎖相的且相互間相量角度可調整的模擬機組鍵相脈沖信號，可滿足現場機組運行時具備鍵相脈沖輸入或機組檢修時沒有鍵相脈沖輸入情況下，均可檢測PMU裝置的功角測量性能。將本測試儀和被測PMU裝置記錄的相量數據通過高速網絡通信傳送至配套的“廣域相量測量主站/集中器/PMU通信仿真測試和分析軟件”，計算被測PMU裝置的動態性能及測量精度。本實用新型裝置解決了廣域同步相量測量裝置的現場性能檢測和誤差校核問題，首次在華東電網16個廠站30臺PMU現場檢測調試中發揮良好作用。
附圖1本實用新型電路組成框圖。
附圖2模擬脈沖發生電路/脈沖輸入輸出切換電路框圖。
附圖3開關量輸入/輸出接口框圖。
附圖4是信號處理器方框圖。
具體實施方式
下面請參照附圖對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1、2、3、4所示的實施例中，一GPS時鐘信號4與數字信號處理單元4連接，一高速采樣模擬量輸入單元1，采集外部電網的相電流、相電壓，一路送至發電機轉軸鍵相脈沖發生單元2，一路送至數字信號處理單元3，另設置有開關量輸入單元5與數字信號處理單元3連接，數字信號處理單元3，設置有CPU、A/D模數轉換器以及存儲器，將處理后的數字信號，送至網絡通信接口7；發電機轉軸鍵相脈沖發生單元2，是將外部輸入發電機機端三相電壓、電流信號，經濾波電路8和波形整形電路9，變換為與機端電壓同頻率的模擬機組轉軸鍵相脈沖信號，通過光電隔離電路10后，采用切換開關11，再經光電隔離12后，選擇由外部發電機轉軸鍵相脈沖輸入或由內部模擬發電機轉軸鍵相信號輸出，用于內部脈沖測量13；所述開關輸入單元是采用高壓光耦隔離來采集開關的變位信號，輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，用以檢測PMU裝置采集信號變化的時間精度。
輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，是在每一個繼電器15前面，設置一延時電路14，繼電器15后面接合閘輸出或跳閘輸出16。
將現場實際或模擬的機組和線路電壓/電流、勵磁電壓/電流、開關位置信號、發電機轉軸鍵相脈沖信號等輸入本測試儀和被測的PMU裝置，本測試儀以每秒10000Hz采樣速度，高速采集輸入的各種參數量，并計算出帶有高精度時標的同步相量，并可產生與機端電壓鎖相的且相互間相量角度可調整的模擬機組鍵相脈沖信號，可滿足現場機組運行時具備鍵相脈沖輸入或機組檢修時沒有鍵相脈沖輸入情況下，均可檢測PMU裝置的功角測量性能。將本測試儀和被測PMU裝置記錄的相量數據通過高速網絡通信傳送至配套的“廣域相量測量主站/集中器/PMU通信仿真測試和分析軟件”，計算被測PMU裝置的動態性能及測量精度。本實用新型裝置解決了廣域同步相量測量裝置的現場性能檢測和誤差校核問題，首次在華東電網16個廠站30臺PMU現場檢測調試中發揮良好作用。
權利要求1.一種便攜式PMU動態性能測試儀，其特征在于一GPS時鐘信號與數字信號處理單元連接，一高速采樣模擬量輸入單元，采集外部電網的相電流、相電壓，一路送至發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，一路送至數字信號處理單元，另設置有開關量輸入單元與數字信號處理單元連接，數字信號處理單元將處理后的信號，送至網絡通信接口。
2.按權利要求1所述的便攜式PMU動態性能測試儀，其特征在于發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，是將外部輸入發電機機端三相電壓、電流信號，經波形整形，變換為與機端電壓同頻率的模擬機組轉軸鍵相脈沖信號，通過光電隔離后，采用切換開關選擇由外部發電機轉軸鍵相脈沖輸入或由內部模擬發電機轉軸鍵相信號輸出。
3.按權利要求1所述的便攜式PMU動態性能測試儀，其特征在于所述開關輸入單元是采用高壓光耦隔離來采集開關的變位信號，輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路。
4.按權利要求1所述的便攜式PMU動態性能測試儀，其特征在于輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，是在每一個繼電器前面，設置一延時電路，繼電器后面接合閘輸出或跳閘輸出。
專利摘要便攜式PMU動態性能測試儀由一GPS時鐘信號與數字信號處理單元連接，一高速采樣模擬量輸入單元，采集外部電網的相電流、相電壓，一路送至發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，一路送至數字信號處理單元，另設置有開關量輸入單元，發電機轉軸鍵相脈沖發生單元，是將外部輸入發電機機端三相電壓、電流信號，經波形整形，變換為與機端電壓同頻率的模擬機組轉軸鍵相脈沖信號，通過光電隔離后，采用切換開關選擇由外部發電機轉軸鍵相脈沖輸入或由內部模擬發電機轉軸鍵相信號輸出；開關輸入單元是采用高壓光耦隔離來采集開關的變位信號，輸出相互間動作時間可調的繼電器接點輸出電路，用以檢測PMU裝置采集信號變化的時間精度，解決了廣域同步相量測量裝置的現場性能檢測和誤差校核問題。
文檔編號G01R31/00GK2906632SQ200520046578
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月16日 優先權日2005年11月16日
發明者丁孝華, 趙宗強, 高翔, 孫國成, 畢曉亮 申請人:上海南瑞實業有限公司, 上海華東電力信息工程技術有限公司
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