便携式同步相量测量装置pmu测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式同步相量测量装置PMU测试仪，外置GPS接收设备与PPS同步时钟接收模块相连，PPS同步时钟接收模块则与FPGA高速数据处理模块相连，FPGA高速数据处理模块相连输出给高速DAC转换模块，高速DAC转换模块输出到交流功率输出模块及相脉冲输出模块，所述的DSP的主CPU管理模块与调试电脑相连。本实用新型的便携式同步相量测量装置PMU测试仪采用“DSP+FPGA+高速DAC+交流功率模块”的硬件方案，利用高精度的GPS时钟同步信号处理方法，采用严格补偿模拟延时的FPGA逻辑、DSP程序设计控制技术，保证了高精度同步相角输出。
【专利说明】便携式同步相量测量装置PMU测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种同步相量测量装置PMU的检测装置，特别是一种便携式同步相量测量装置PMU测试仪。
【背景技术】
[0002]基于同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit,PMU)的广域测量系统(WideArea Measurement System, WAMS)的研究和应用是当前电力系统自动化领域的前沿课题。在国内，为配合全国电力联网，各电网公司陆续在重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置(PMU)，构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心主站实现对电力系统动态过程的监测和分析。目前对PMU的检验方法采用高精度交流测试源、GPS时钟、高速示波器或录波器捕捉记录一段时间的电压、电流波形、在此基础上通过分析计算信号在某时刻相角、与PMU数据比较，来评价PMU的测量误差。这种方法仅适用于实验室研究或抽检，而由于传统的校验装置等不能提供动态相量信息，只能提供电网稳态的幅值信息，PMU的现场性能测试仅能检验其幅值精度，最为重要的参数一相角却无法得到检验。综上，由于常规检验仪器及手段的束缚，使得在现场PMU的动态性能及大部分的稳态性能都无法得到检验，检验工作存在死区，直接影响了 WAMS监测和预警分析功能的正确性。因此，亟待研发出适用于现场检验的便携式PMU测试仪来解决上述问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能解决国内PMU装置现场无法检测，同时还规范PMU的现场检验、保证PMU系统的可靠运行的便携式同步相量测量装置PMU测试仪。
[0004]一种便携式同步相量测量装置PMU测试仪，包括有DSP的主CPU管理模块，FPGA高速数据处理模块，高速DAC转换模块，PPS同步时钟接收模块，外置GPS接收设备，相脉冲输出模块，交流功率输出模块以及电源模块，所述的外置GPS接收设备与PPS同步时钟接收模块相连，PPS同步时钟接收模块则与FPGA高速数据处理模块相连，FPGA高速数据处理模块相连输出给高速DAC转换模块，高速DAC转换模块输出到交流功率输出模块及相脉冲输出模块，所述的DSP的主CPU管理模块与调试电脑相连。
[0005]本实用新型的便携式同步相量测量装置PMU测试仪DSP主CPU管理模块作为PMU测试仪的总管理模块，负责接收PMU测试软件的测试执行方案，执行控制算法主程序，控制内部各个模块的输出等。FPGA高速数据处理模块主要用于交流及键相脉冲输出的精准控制，接收DSP对交流电压电流的幅值、相位、频率的调制。PPS同步时钟接收模块为了使输出相角与绝对时间误差小于标准要求的0.05度(2.77微秒),要求:GPS信号接收模块时间误差± 100ns、本地时间基准温漂小于±1.5ppm、高速DDS合成频率1MHz。Al交流功率输出模块要求稳定度高、输出响应时间短(IOus级);要求一致性好，输出响应时间通过元件参数可控的；要求重复性好，输出相应时间可通过系统图中的时延预控补偿逻辑加以补偿，从而达到输出相角具有绝对时标。
[0006]所述的便携式同步相量测量装置PMU测试仪还包括有DI开入模块与DO开出模块，所述的DI开入模块与DO开出模块通过内部总线与DSP的主CPU管理模块相连。
[0007]综上所述的，本实用新型相比现有技术如下优点:
[0008]本实用新型的便携式同步相量测量装置PMU测试仪采用“DSP+FPGA+高速DAC+交流功率模块”的硬件方案，利用高精度的GPS时钟同步信号处理方法，采用严格补偿模拟延时的FPGA逻辑、DSP程序设计控制技术，保证了高精度同步相角输出，国内首次实现了电压电流的输出以GPS绝对时间信号为基准的相位准确度误差小于0.05° ;键相脉冲的输出以GPS绝对时间信号为基准的相位准确度误差小于0.05°。[0009](2)采用DA输出实时算法的DSP程序，实现各种PMU动态测试信号的输出，包括:交流信号幅值、频率、相角阶跃变化、模拟低频振荡的交流信号调制等。
[0010]I)交流电压幅值阶跃突变范围:额定电压的±10%、±20%、±50%，过度过程时间小于200us。
[0011]2)交流电压相角阶跃突变范围:±15°、土45°、土90°，过度过程时间小于200uso
[0012]3)交流电压频率阶跃突变范围:±0.01Hz刻度可调，过度过程时间小于200us。
[0013]4)交流电压幅值调制量10% ；调制频率0.1~4.5Hz，同时频率准确度小于±0.0OIHz0
[0014]5)交流电源频率调制量0.5Hz，调制周期0.5iTlOS，同时幅值准确度误差小于±0.05%。
[0015](3)采用高精度交流功率模块，测试仪能够提供3相交流电流、3相交流电压高精度输出:
[0016]I)交流电压量程O~100V，输出范围O~120%，准确度误差小于±0.05%，谐波失真率THD小于0.05%。
[0017]2)交流电压量程O~5A，输出范围O~120%，准确度误差小于±0.05%，谐波失真率THD小于0.05%。
[0018]3)频率在45 Hz~55 Hz之间可调，频率准确度误差小于±0.0OlHz0
[0019]4)能够输出2~13次谐波，谐波信号范围为O~20%，谐波分量准确度小于
±0.2%ο
[0020]5)有功功率和无功功率准确度误差小于±0.1%，稳定度小于0.01%/lmin，单一交流电压源最大输出功率20VA/相。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的便携式同步相量测量装置PMU测试仪的原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。
[0023]实施例1
[0024]一种如图1所示的便携式同步相量测量装置PMU测试仪,包括有DSP的主CPU管理模块，FPGA高速数据处理模块，高速DAC转换模块，PPS同步时钟接收模块，外置GPS接收设备，相脉冲输出模块，交流功率输出模块以及电源模块，所述的外置GPS接收设备与PPS同步时钟接收模块相连，PPS同步时钟接收模块则与FPGA高速数据处理模块相连，FPGA高速数据处理模块相连输出给高速DAC转换模块，高速DAC转换模块输出到交流功率输出模块及相脉冲输出模块，所述的DSP的主CPU管理模块与调试电脑相连。所述的便携式同步相量测量装置PMU测试仪还包括有DI开入模块与DO开出模块,所述的DI开入模块与DO开出模块通过内部总线与DSP的主CPU管理模块相连。
[0025]本实施例未述部分与现有技术相同。
【权利要求】
1.一种便携式同步相量测量装置PMU测试仪，其特征在于:包括有DSP的主CPU管理模块，FPGA高速数据处理模块，高速DAC转换模块，PPS同步时钟接收模块，外置GPS接收设备，相脉冲输出模块，交流功率输出模块以及电源模块，所述的外置GPS接收设备与PPS同步时钟接收模块相连，PPS同步时钟接收模块则与FPGA高速数据处理模块相连，FPGA高速数据处理模块相连输出给高速DAC转换模块，高速DAC转换模块输出到交流功率输出模块及相脉冲输出模块，所述的DSP的主CPU管理模块与调试电脑相连。
2.根据权利要求1所述的便携式同步相量测量装置PMU测试仪，其特征在于:所述的便携式同步相量测量装置PMU测试仪还包括有DI开入模块与DO开出模块，所述的DI开入模块与DO开出模块通过内部总线与DSP的主CPU管理模块相连。
【文档编号】G01R35/00GK203444095SQ201320502903
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】陈建洪, 陈月卿, 吴善班, 张秀霞, 陈闽江, 凌箐, 冯元刚, 黄俏音 申请人:国家电网公司, 福建省电力有限公司, 福建省电力有限公司检修分公司, 北京博电新力电气股份有限公司