一种智能设备ADC芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统及方法与流程

一种智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统及方法
技术领域
1.本发明涉及电力系统电子检测技术领域，并且更具体地，涉及变电站智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统及方法。


背景技术：

2.随着智能变电站建设的深入，越来越多的电子设备亟待应用于变电站中。由于电子设备内部芯片的工艺尺寸越来越小，工作电压也越来越低，同时芯片也更加容易受到干扰。例如开关噪声突出、片内互扰严重、寄生效应加剧等，集成电路的电磁敏感度已成为影响电子系统性能提高的瓶颈。尤其是在电力应用场景中，智能变电站二次设备中智能设备的芯片不仅面临着户外气候环境的影响，还可能承受来自电力设备或者空间的各种电磁干扰，多物理场的协同作用均会对芯片的运行造成威胁，其电磁敏感度随环境温度变化的问题逐渐凸显，导致工作性能下降甚至失效。
3.智能变电站二次设备中智能设备板卡都包含adc芯片，adc芯片是感知电网的第一道传输关卡，其工作状态直接影响后续数据传输及处理，而且adc芯片最为接近一次侧，可能遭受的干扰最为强烈。
4.然而，现有的gb 17626系列电磁兼容标准中暂无对变电站智能设备adc芯片进行脉冲波形抗干扰能力测试的试验方法，从而无法有效测试变电站智能设备adc芯片对瞬态电磁脉冲的抗干扰能力。


技术实现要素：

5.本发明提供一种变电站智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加系统及方法，以解决现有技术中不能对变电站智能设备adc芯片进行脉冲波形抗干扰能力测试的问题。
6.根据本技术的第一个方面，提供了一种智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，包括：干扰源、待测试的变电站智能设备adc芯片、加量设备和监控设备、变电站智能设备adc芯片板卡和上位机，其中干扰源用于向变电站智能设备adc芯片注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲；加量设备与变电站智能设备adc芯片板卡的加量端口连接，用于为变电站智能设备adc芯片提供模拟量；监控设备与变电站智能设备adc芯片板卡的监控端口连接，用于监测变电站智能设备adc芯片的工作波形数据；以及上位机与监控设备连接，用于根据从监控设备获取的工作波形数据，判断变电站智能设备adc芯片的是否受到瞬态电磁脉冲的干扰。
7.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统还包括示波器，示波器与变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口连接，用于显示接入变电站智能设备adc芯片板卡的叠加信号的波形，其中叠加信号为接入变电站智能设备adc芯片板卡的供电信号和瞬态电磁脉冲信号的叠加。
8.可选地，干扰源中的耦合去耦网络输出端口与变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口连接。
9.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，还包括与变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口连接的耦合夹，并且干扰源中的耦合去耦网络输出端口与耦合夹。
10.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，还包括adc芯片板卡供电电源，用于为变电站智能设备adc芯片板卡供电。
11.根据本技术的第二个方面，提供了一种智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验方法，包括：搭建待测试的变电站智能设备adc芯片的测试环境；为试验所需的各个设备上电，使得变电站智能设备adc芯片正常工作；向变电站智能设备adc芯片注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲；以及根据获取到的变电站智能设备adc芯片的监测数据，判断变电站智能设备adc芯片受到的电磁干扰程度，其中监测数据为变电站智能设备adc芯片的工作波形数据。
12.可选地，搭建变电站智能设备adc芯片的测试环境的操作，包括：将示波器与变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口相连接；并且向变电站智能设备adc芯片注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲的操作，包括：启动示波器，并根据监测到的示波器波形调整干扰源的工作电压等级，以将不同等级的瞬态电磁脉冲注入或者耦合到电源端口。
13.可选地，向变电站智能设备adc芯片注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲的操作，包括：由干扰源向变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口注入或者耦合瞬态电磁脉冲，其中注入或者耦合瞬态电磁脉冲的方式包括单一瞬态电磁脉冲注入/耦合方式与多重瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式；并且当需要模拟的电磁干扰形式为单一干扰源时采用单一瞬态电磁脉冲注入/耦合方式，当需要模拟的电磁干扰形式为多重干扰源时采用多重瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式。
14.可选地，单一瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式包括：将单一瞬态电磁脉冲通过干扰源的耦合去耦网络脉冲输出端口与电源端口进入变电站智能设备adc芯片板卡或者将单一瞬态电磁脉冲通过干扰源的耦合去耦网络脉冲输出端口与耦合夹耦合到电源端口；以及多重瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式包括：将多重瞬态电磁脉冲通过干扰源的耦合去耦网络脉冲输出端口与电源端口进入变电站智能设备adc芯片板卡或者将多重瞬态电磁脉冲通过干扰源的耦合去耦网络脉冲输出端口与耦合夹耦合到电源端口。
15.可选地，根据获取到的变电站智能设备adc芯片的监测数据，判断变电站智能设备adc芯片受到的电磁干扰程度的操作，包括：判断电磁干扰测试设备监测的变电站智能设备adc芯片的工作波形数据的波形畸变率是否在正常阈值范围内；若在正常阈值范围内，则判定为变电站智能设备adc芯片未受到干扰；否则，判定为变电站智能设备adc芯片受到干扰。
16.从而，本技术所提出的智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统及方法，能够将不同等级以及不同组合形式的瞬态电磁干扰有效地注入/耦合入变电站智能设备adc芯片板卡的电源端口，利于对待测试的变电站智能设备adc芯片进行瞬态电磁脉冲的抗干扰能力测试，从而更好的保障变电站的安全稳定运行。
附图说明
17.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
18.图1为本发明实施例的智能设备adc芯片瞬态电磁脉冲耦合叠加方法的流程示意图；
19.图2为本发明实施例的智能设备adc芯片瞬态电磁脉冲耦合叠加系统的组成示意图；
20.图3为本发明实施例的干扰源向变电站智能设备adc芯片注入/耦合瞬态电磁脉冲流程的示意图；
21.图4是本发明实施例的耦合去耦网络的原理示意图；其中，
22.1、干扰源；2、耦合夹；3、示波器；4、变电站智能设备adc芯片；5、加量设备；6、监控系统；7、变电站智能设备adc芯片板卡；8、adc芯片板卡供电电源；9、上位机；10、接地参考平面。
具体实施方式
23.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
24.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
25.参照图1至图4所示，本实施例的第一个方面，提出了一种变电站智能设备adc芯片瞬态电磁脉冲耦合叠加试验方法，包括以下步骤：
26.步骤1)：搭建待测试的变电站智能设备adc芯片的测试环境(对应于图1中的步骤s101)。具体为，将变电站智能设备adc芯片板卡7放置于绝缘支架上，由干扰源1或者adc芯片板卡供电电源8为变电站智能设备adc芯片板卡7供电。同时将干扰源1中的耦合去耦网络与变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口相连接，将示波器3与变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口相连接，将加量设备5与变电站智能设备adc芯片板卡7的加量端口相连接，将监控系统6与变电站智能设备adc芯片板卡7的监控端口相连接，以及将上位机9与监控系统6相连接；
27.步骤2)：为试验所需的各个设备上电，使得变电站智能设备adc芯片正常工作(对应于图1中的步骤s102)。具体为，打开电源，为干扰源设备供电，并由干扰源1向电站智能设备adc芯片板卡7供电或者由adc芯片板卡供电电源8为变电站智能设备adc芯片板卡7供电。为加量设备5上电，为监控系统6上电，为电磁干扰测试设备(上位机9)上电，通过监控系统6施加工作指令信号，使变电站智能设备adc芯片4正常工作；
28.步骤3)：由加量设备5向变电站智能设备adc芯片板卡7的加量端口施加模拟信号，通过上位机9监测获得监控系统6从监控端口获取的adc芯片4转换的波形。其中，上位机9又可称为电磁干扰测试设备，为设置有信号采集板卡和信号驱动板卡的工业计算机；
29.步骤4)：向变电站智能设备adc芯片4注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲(对应于图1中的步骤s103)。具体为，利用干扰源1向智能设备adc芯片板卡7的电源端口注入/耦合瞬态电磁脉冲以对变电站智能设备adc芯片4产生电磁干扰；
30.步骤5)：监测示波器3的波形，并根据监测到的示波器波形调整干扰源1的电压等
级，使得干扰源1根据预先制定的测试计划依次输出不同等级的瞬态电磁脉冲；
31.步骤6)：根据获取到的所述变电站智能设备adc芯片的监测数据，判断所述变电站智能设备adc芯片受到的电磁干扰程度(对应于图1中的步骤s104)。具体为，开启上位机9，并根据上位机9从监控系统6监测到的变电站智能设备adc芯片4的工作波形数据，判断被测的变电站智能设备adc芯片4是否受到瞬态电磁脉冲的干扰或是否因该瞬态电磁脉冲失效(失去工作能力)。
32.应该理解为，这里，接地金属板用于提供接地参考平面10；其他设备，如监控系统6也需要设置在该接地金属板上；而干扰源1、示波器3、加量设备5和上位机9则设置有独立的接地措施，并不需要设置在该接地参考平面10上。
33.应该理解为，这里，干扰源1为不同组合形式的干扰源包括单一干扰源和多重混合干扰源，组合形式共有7种。
34.具体为，单一干扰源例如：浪涌信号、电快速瞬态脉冲群、阻尼振荡波。多重混合干扰源例如：浪涌信号与电快速瞬态脉冲群混合叠加、浪涌信号与阻尼振荡波混合叠加、电快速瞬态脉冲群与阻尼振荡波混合叠加以及浪涌信号，电快速瞬态脉冲群，阻尼振荡波三者混合叠加。
35.其中，示波器3的探头从变电站智能设备adc芯片4的电源端口接入的信号为变电站智能设备adc芯片板卡7的供电信号与电磁脉冲信号的叠加，并在显示屏内显示该叠加信号的波形。
36.其中，干扰源1的供电电压为220v。并且，干扰源输出的瞬态电磁脉冲包括：浪涌信号2kv、3kv、4kv；电快速瞬变脉冲群2kv、3kv、4kv；以及阻尼振荡波2kv、3kv、4kv。
37.干扰源1输出的瞬态电磁脉冲经耦合去耦网络的电容耦合后进入变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口或者干扰源1输出的瞬态电磁脉冲经耦合去耦网络的电容耦合后进入耦合夹2，由耦合夹2耦合入变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口，同时干扰源1中的耦合去耦网络采用去耦电感将瞬态脉冲信号与干扰源1的供电电源隔离；
38.此外，由干扰源1向智能设备adc芯片4注入/耦合瞬态电磁脉冲的方式，包括单一瞬态电磁脉冲注入/耦合方式与多重瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式；
39.其中，当需要模拟的电磁干扰形式为单一干扰源时采用单一瞬态电磁脉冲注入/耦合方式：当需要模拟的电磁干扰形式为多重干扰源时采用多重瞬态电磁脉冲注入/耦合叠加方式。
40.如图3a所示，单一干扰或多重干扰通过干扰源1中的耦合去耦网络脉冲输出端口直接注入到变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口。
41.如图3b所示，单一干扰或多重干扰通过干扰源1中的耦合去耦网络脉冲输出端口进入到耦合夹2，再由耦合夹2耦合进入变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口。
42.如图4所示，干扰源1中的耦合去耦网络的右上侧的3个电容分别连接3个干扰源1，最右侧与三个电感l分别连接的端子连接智能设备adc芯片板卡7的3个电源端子中的其中之一。
43.具体地，示波器3由电池或隔离变压器供电。
44.并且，所述步骤6)中判断变电站智能设备adc芯片4是否受到干扰的方法为：判断上位机9的监测波形畸变率是否在预先设定的正常阈值范围内。若上位机9的监测波形畸变
率在正常阈值范围内，则判定变电站智能设备adc芯片4未受到干扰。否则，判定变电站智能设备adc芯片4受到干扰。
45.从而，本实施例的第一个方面所提出的智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验方法，能够将不同等级以及不同组合形式的瞬态电磁干扰有效地注入/耦合入变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口，利于对待测试的变电站智能设备adc芯片4进行瞬态电磁脉冲的抗干扰能力测试，从而更好的保障变电站的安全稳定运行。
46.根据本技术的第二个方面，提供了一种智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，包括：干扰源1、待测试的变电站智能设备adc芯片4、加量设备5和监控设备6、变电站智能设备adc芯片板卡7和上位机9，其中干扰源1用于向变电站智能设备adc芯片4注入或者耦合不同等级的瞬态电磁脉冲；加量设备5与变电站智能设备adc芯片板卡7的加量端口连接，用于为变电站智能设备adc芯片4提供模拟量；监控设备6与变电站智能设备adc芯片板卡7的监控端口连接，用于监测变电站智能设备adc芯片4的工作波形数据；以及上位机9与监控设备6连接，用于根据从监控设备6获取的工作波形数据，判断变电站智能设备adc芯片4的是否受到瞬态电磁脉冲的干扰。
47.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统还包括示波器3，示波器3与变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口连接，用于显示接入变电站智能设备adc芯片板卡7的叠加信号的波形，其中叠加信号为接入变电站智能设备adc芯片板卡7的供电信号和瞬态电磁脉冲信号的叠加。
48.可选地，干扰源1中的耦合去耦网络输出端口与变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口连接。
49.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，还包括与变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口连接的耦合夹2，并且干扰源1中的耦合去耦网络输出端口与耦合夹2。
50.可选地，智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，还包括adc芯片板卡供电电源8，用于为变电站智能设备adc芯片板卡7供电。
51.本发明的实施例的第二个方面提出的智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统与本发明的实施例的第一个方面提出的智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验方法相对应，在此不再赘述。
52.从而，可以将变电站智能设备adc芯片板卡7放置于接地金属板上，将不同组合形式的干扰源1中的耦合去耦网络输出端口与adc芯片板卡7的电源端口相连接，将干扰源1产生的不同等级的瞬态电磁脉冲进入adc芯片板卡7的电源端口或者将不同组合形式的干扰源1与耦合夹2相连接，将干扰源1产生的不同等级的瞬态电磁脉冲耦合进入adc芯片板卡7的电源端口。其中，不同组合形式的干扰源1包括单一干扰源和多重混合干扰源，组合形式共有7种。
53.进一步地，将加量设备5与变电站智能设备adc芯片板卡7的加量端口相连接，设置加量设备5为变电站智能设备adc芯片4提供模拟量。并且，将监控系统6与变电站智能设备adc芯片板卡7的监控端口相连接，将监控系统6与上位机9相连，然后通过上位机9从监控系统6获取指定的监测数据(变电站智能设备adc芯片4的工作波形数据)，并根据监测到的数据情况，判断变电站智能设备adc芯片4是否受到瞬态电磁脉冲的干扰。
54.从而，本实施例的第二个方面所提出的智能设备adc芯片瞬态干扰耦合叠加试验系统，能够将不同等级以及不同组合形式的瞬态电磁干扰有效地注入/耦合入变电站智能设备adc芯片板卡7的电源端口，利于对待测试的变电站智能设备adc芯片4进行瞬态电磁脉冲的抗干扰能力测试，从而更好的保障变电站的安全稳定运行。
55.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
56.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
57.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
58.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
59.尽管已描述了本技术的优选实施例，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技术范围的所有变更和修改。
60.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。