智能变电站同步相量测量装置测试方法及测试装置与流程

本发明涉及智能变电站同步相量测量装置研究领域，具体地，涉及智能变电站同步相量测量装置测试方法及测试装置。

背景技术：

同步相量测量装置(PMU装置)是一种用于变电站和电厂同步相量的测量和动态记录的装置。近年来，各级智能变电站内均配置了PMU装置，PMU装置的同步相量测量功能为主站WAMS应用和电网安全稳定计算分析提供数据来源支撑，故其担负着电网安全和稳定的重大责任。目前，常规变电站的PMU装置和测试技术已趋于成熟，而智能变电站PMU装置的技术规范(企业标准)发布不久，尚缺乏与技术规范配套的智能变电站PMU装置测试仪和测试方案，亟需依据技术规范提出PMU装置测试技术方案，研发相关的智能变电站PMU测试仪的工作也亟待开展。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的智能变电站PMU装置存在无法进行有效测试的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能变电站同步相量测量装置测试方法及测试装置，解决了现有的智能变电站PMU装置存在无法进行有效测试的技术问题，实现了能够有效的对智能变电站同步相量测量装置进行测试的技术效果。

智能变电站PMU装置和常规变电站PMU装置不同，其电压电流量、开关输入/输出量均通过光纤以通信报文的方式进行传输，并非常规变电站的硬接线传输方式。故需要对智能变电站SCD文件中涉及PMU装置的传输信号进行解析，采用PMU测试仪模拟输入电压电流量和开关量，检测智能变电站PMU装置的性能和功能的正确性和完整性。

根据国家电网公司最新的QGDW 11202.6-2014《智能变电站自动化设备检测规范第6部分：同步向量测量装置》规范，针对缺乏系统的测试手段来检测PMU装置功能的现状，依据智能变电站现场实际情况，提出智能变电站PMU装置完整的测试技术方案，并根据测试技术方案研发相关的智能变电站PMU测试仪，实现智能变电站PMU装置功能的测试。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种智能变电站同步相量测量装置测试装置，所述测试装置包括：

PMU测试仪、PC客户端，其中，所述PMU测试仪中导入有智能变电站SCD文件，PMU测试仪发送电流电压和开关量到PMU采集单元；PMU采集单元中的数据通过PMU集中单元的处理后传输回PMU测试仪，PMU测试仪将发送数据与回传数据进行对比完成智能变电站同步相量测量装置的功能测试。

同步相量测量装置(PMU)装置主要由PMU采集单元和PMU集中单元组成。

其中，PMU采集单元：同步相量测量装置利用北斗/GPS卫星时钟信号和高速FPGA数字信号处理技术，能同步测量出接入节点电压、电流相量和频率、有功、无功等信号，为全系统电网监测、变电站自动化测控、稳定控制、广域保护等功能提供必要的原始数据和实现手段。

其中，PMU采集单元中的数据包括：母线电压、线路/主变电流信号。最初来自线路/主变的相应的电压互感器和电流互感器的测量绕组模拟量，经过相应的合并单元处理成符合61850-9-2协议的数字信号，此数字信号通过光纤，经由网络交换机发送至PMU装置采集单元。而PMU采集单元的频率、有功、无功等信号均是通过相应的电压电流量计算而来的实时数据。

其中，PMU装置集中单元用于负责多台PMU装置采集单元数据的汇总和转发。

PMU测试仪向PMU采集单元发送电流电压数据，并接收PMU集中单元的回送数据，并将两者进行比对。

其中，其特征在于，所述测试装置包括PC客户端，所述PC客户端用于配置PMU测试仪与PMU采集单元的接口，并对PMU测试仪进行控制。

其中，所述测试装置还包括时针同步模块，所述时针同步模块用于为PMU测试仪、PMU采集单元、PMU集中单元提供统一时钟。

其中，当PMU采集单元与PMU集中单元在同一屏柜时，所述测试装置还包括：PC客户端和网络交换机，所述网络交换机与PC客户端、PMU测试仪、PMU集中单元均连接。

其中，当PMU采集单元与PMU集中单元不在同一屏柜时，所述测试装置还包括：PC客户端1、PC客户端2，PC客户端1向PMU采集单元发送数据，PC客户端2接收PMU集中单元的数据。

其中，当变电站处于双母线接线方式或者双母线分段接线方式时，线路或者主变压器电流采用单合并单元电流，模拟单合并单元同步组网发送，将光纤连接测试仪光口与PMU装置采集单元光口或交换机光口连接；当变电站处于3/2接线方式时，线路或者主变压器电流采用两个合并单元的电流合成为线路电流的方式，模拟多合并单元同步组网发送，将多条光纤连接多路光口，且这些光口的电流数据均需要通过测试仪软件同步处理，否则容易导致光纤链路数据失步而导致线路或者主变电流无效告警。

其中，当变电站处于双母线接线方式或者双母线分段接线方式时，可以模拟单合并单元同步组网发送，将光纤连接测试仪光口和交换机光口；当变电站处于3/2接线方式时，可以模拟多合并单元同步组网发送，将多条光纤连接多路光口。

其中，所述PMU测试仪还用于根据测试结果自动生成测试报告，测试报告包括：被测PMU装置基本信息、测试环境条件基本信息以及测试结果信息。

另一方面，本申请还提供了一种智能变电站同步相量测量装置测试方法，所述方法包括：

步骤1：安装PMU装置原理图进行测试闭环接线；

步骤2：将智能变电站SCD文件导入PMU测试仪中；

步骤3：根据智能变电站SCD文件，配置PMU测试仪输入输出端口、间隔信息；

步骤4：连接PMU测试仪和PMU装置，配置PMU测试仪相关测试项目；

步骤5：进行PMU装置测试，完成PMU装置测试，并生成测试报告。

其中，以往均是通过人工做好的试验报告模板，根据所做的测试结果，人工填写并处理测试数据，工作量大，可靠性差。通过将测试项目的测试结果存储并在软件中进行相应的数据处理，最后依据软件中集成的测试报告模板来进行自动填写，生成word 2007版本的测试报告。

其中，利用PMU测试仪能导入SCD配置文件，能对PMU装置的电流电压等通道进行解析，从而与PMU装置进行更快捷的连接；PMU测试仪能显示PMU装置模型的内部数据的中文描述，方便用户更方便、直观地对PMU装置模型于PMU测试仪的内部数据进行连接配置。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于根据智能变电站现场实际情况，采用了PMU装置闭环测试技术手段，所以，有效解决了现有的智能变电站PMU装置存在无法进行有效测试的技术问题，进而实现了能够有效的对智能变电站同步相量测量装置进行测试的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1为本申请中PMU装置单间隔数据模拟测试原理图；

图2为本申请中PMU装置多间隔数据模拟测试原理图；

图3为本申请中PMU装置测试原理图；

图4为本申请中PMU集中单元与PMU采集单元距离较近时接线原理图；

图5为本申请中PMU集中单元与PMU采集单元距离较远时接线原理图；

图6为申请中PMU装置测试流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种智能变电站同步相量测量装置测试方法及测试装置，解决了现有的智能变电站PMU装置存在无法进行有效测试的技术问题，实现了能够有效的对智能变电站同步相量测量装置进行测试的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明专利的目的在于提供智能变电站PMU装置功能测试方法，并由此研制出智能变电站PMU测试仪，实现对智能变电站PMU装置功能进行检测，并能通过PMU测试结果自动生成试验报告。

为实现上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

这种通过导入智能变电站SCD文件来测试PMU装置功能的方法，主要由四个主要技术原理组成：SCL(变电站配置描述语言)的导入及配置，模拟发送电流、电压等采样数据、PMU装置测试原理及测试方案，PMU装置功能测试流程一键式生成。

所述SCD文件的导入及配置，其中智能变电站SCD文件描述了变电站内所有智能电子设备的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构等信息，而对SCD文件的解析是SCD文件应用的基础，主要提取GOOSE和SV等配置信息。因此，利用SCD配置文件导入PMU测试仪，能够快速的解析PMU装置的电流电压量通道，并为PMU装置的通道模拟加量提供基础。

进一步的技术方案是，PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元均需通过时钟同步，时钟同步能为PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元提供统一时钟源，以此保证三者同步。根据不同的接线，其测试方法也不尽相同。对于双母线接线方式或者双母线分段接线方式，可在线路中心交换机上进行加量。由于在此接线下，线路或者变压器只涉及到单间隔，即仅运用单合并单元即可采集需要的电压电流量，故可以通过连接测试仪光口和交换机光口，可以模拟单合并单元进行电流电压的加量，即模拟线路合并单元或者主变合并单元进行电流电压的输入。对于诸如3/2接线方式，需要在每一串中心交换机上进行加量。由于涉及多个间隔、多个合并单元的电流电压加量，故其需要通过多路光口，模拟边断路器、中断路器合并单元、线路合并单元或者主变合并单元进行电流电压的输入加量。

更进一步的技术方案是，所述测试原理是通过PMU测试仪PC客户端配置PMU测试仪与PMU采集单元的接口，控制PMU测试仪发送相关的电流电压和开关量到PMU采集单元；PMU采集单元数据通过PMU集中单元的处理后通过网线送回PMU测试仪，通过与PMU测试仪发送数据的对比完成相应的功能测试。值得注意的是，由于PMU集中单元数据均为带时标的数据，故可以通过回采至PMU测试仪完成数据的比对。通过PMU测试仪的数据处理，可以完成电流电压量精度误差、相角误差及其动态响应误差。在智能变电站中，一般来讲，部分电压等级的PMU装置采集单元与PMU装置集中单元不在同一屏柜。PMU装置采集单元与集中单元是否在同一屏柜对PMU装置测试接线原理有较大影响，本实用专利对这两种情况的测试接线原理分别进行设计。

更进一步的技术方案是，所述PMU装置功能测试流程一键式生成是指本PMU测试仪根据QGDW 11202.6-2014《智能变电站自动化设备检测规范第6部分：同步向量测量装置》规范，将主要测试模块和测试合格标准均可以预先在测试仪中进行设置，测试人员仅仅需要点击相关测试项目，并可以选择具体测试内容进行测试项目的一键式确认，同时可以通过软件算法，将发送数据与带时标的接收数据进行自动对应，并自动计算其精度大小，减轻了PMU测试的工作负担，降低了测试错误率。然后可以通过测试结果一键式生成PMU测试结果报告，测试报告包含被测PMU装置基本信息、测试环境条件基本信息以及测试结果信息，所有信息均由PMU测试仪根据测试结果自动生成，既避免了繁琐的人工编制报告的工作，又避免了人工干扰，增加了报告的客观中立性。

图1所示为PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元均需通过时钟同步，时钟同步能为PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元提供统一时钟源，以此保证三者同步。对于双母线接线方式或者双母线分段接线方式，从线路中心交换机上进行加量。由于涉及到单间隔、单合并单元，故可通过光口，模拟线路合并单元或者主变合并单元进行电流电压的输入。

图2所示为PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元均需通过时钟同步，时钟同步能为PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元提供统一时钟源，以此保证三者同步。对于诸如3/2接线方式，从串中心交换机上进行加量。由于涉及到多个间隔、多个合并单元，故可以通过多个光口，模拟边断路器、中断路器合并单元、线路合并单元或者主变合并单元进行电流电压的输入。

图3所示为PMU装置测试基本原理，通过PC客户端、PMU测试仪、PMU采集单元、PMU集中单元以及时钟对时装置形成如下闭环接线。PMU测试仪、PMU采集单元以及PMU集中单元均需通过时钟同步。通过PMU测试仪PC客户端配置PMU测试仪与PMU采集单元的接口，控制PMU测试仪发送相关的电流电压和开关量到PMU采集单元；PMU采集单元数据通过PMU集中单元的处理后通过网线送回PMU测试仪，通过与PMU测试仪发送数据的对比完成相应的功能测试。

值得注意的是，由于PMU集中单元数据均为带时标的数据，故可以通过回采至PMU测试仪完成数据的比对。通过PMU测试仪的数据处理，可以完成电流电压量精度误差、相角误差及其动态响应误差。

在智能变电站中，一般来讲，部分电压等级的PMU装置采集单元与PMU装置集中单元不在同一屏柜。PMU装置采集单元与集中单元是否在同一屏柜对PMU装置测试接线原理有较大影响，以下对这两种情况的测试接线原理分别进行阐述。

图4所示为在PMU装置采集单元与集中单元距离较近的情况下，可以采用同一PC客户端通过网线实现PMU装置数据的发送和接收，并在PMU测试仪中进行发送数据和接收数据的处理，生成最终的PMU整治测试报告。

可以看出，此种接线在PC客户端和PMU测试仪之间接了一个网络交换机，可以实现仅使用同一台PC客户端的数据向PMU测试仪的发送，并接收PMU装置集中单元数据，从而实现数据的比对和处理。

图5所示为在PMU装置采集单元与集中单元距离较远的情况下，无法仅仅采用一个PC客户端通过一条网线从PMU集中单元接收数据。此时采用两个PC客户端，分别通过PC客户端1向PMU装置采集单元发送数据，通过PC客户端2接收PMU装置集中单元。由此在PC客户端1形成带时标发送数据文件，同时在PC客户端2形成带时标的接收数据文件，最后将两个文件导入PMU测试仪软件中进行处理，自动生成测试报告。具体接线如图3所示。

可以看出，此种接线通过两个PC客户端和PMU装置形成闭环接线测试，适用于PMU装置集中单元和采集单元距离较远时的情况，其中一个客户端向PMU装置采集单元的发送数据，另一个客户端接收PMU装置集中单元数据，从而实现数据的比对和处理。

图6所示为本创新专利的具体流程。通过闭环接线、导入智能变电站SCD文件、配置PMU测试仪和PMU装置输入输出端口和间隔信息、连接PMU测试和PMU装置、配置PMU测试仪测试项、开始PMU测试试验、生成PMU测试试验报告等环节，完成整个PMU装置测试试验流程。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于根据智能变电站现场实际情况，采用了PMU装置闭环测试技术手段，所以，有效解决了现有的智能变电站PMU装置存在无法进行有效测试的技术问题，进而实现了能够有效的对智能变电站同步相量测量装置进行测试的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。