基于iec61850采样值的参数算法测试系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于IEC61850采样值的参数算法测试系统及方法，属于数字化 变电站计量技术领域。
【背景技术】
[0002] 数字化变电站的现场测量值都是基于IEC61850数据通讯协议的电压、电流信号 的瞬时采样值（SV)，多个采样值打包以后以数据报文的格式通过以太网发送至给各测量 设备，测量设备通过解析分离出电压、电流信号采样值，通过一定数值算法计算出电压有效 值、电流有效值、功率值、相位等电气参数值，通过不断累加瞬时功率值还可得出一段时间 内电能值。由此可以看出，数字化测量设备就是纯粹的数值计算设备或称为算法计算器，其 各参数的算法及精度就体现了相应测量设备的计量性能，对数字化测量设备开展标准算法 研究、检测算法计算的准确度就成为一种新型的"数字化计量"技术。而目前关于该方面的 研究、理论、检测技术、检测规范都尚不成熟或者尚处空白，实施"数字化计量"技术创新，适 逢其时。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于IEC61850采样值的参数算法测试系及方法，用 于检测基于IEC61850数据模型的电参数算法的精度。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0005] 基于IEC61850采样值的参数算法测试系统，其特征在于，包括计算机、IEC61850 协议数据报文发生器、数据报文分析仪、电参数测量装置和高精度计时器，所述IEC61850 协议数据报文发生器通过串行通讯接口与计算机相连，通过以太网光口分别与电参数测量 装置、数据报文分析仪相连；所述电参数测量装置通过控制信号接口与高精度计时器相连， 通过RS485串行通讯接口与计算机相连；
[0006] 所述IEC61850协议数据报文发生器是一种按照IEC61850协议并按时序输出测量 值报文的虚拟信号发生器，具备计算基波功率值、谐波有效值、谐波功率值的功能；
[0007] 所述高精度计时器是能够控制电参数测量装置电能走字的时间控制仪；
[0008] 所述数据报文分析仪是一种对IEC61850协议数据报文发生器生成的数据报文进 行解析、判断采样值是否正确的数据分析仪；
[0009] 所述计算机承接参数、误差计算及装载测试软件；
[0010] 所述电参数测量装置为进行所有电参数计算的测量装置，是电参数算法运行的硬 件装置。
[0011] 基于IEC61850采样值的参数算法测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下几 个方面：
[0012] 1)正弦周期信号下电参数算法精度、分辨率测试，
[0013] 其中，正弦周期信号下电参数算法精度测试方法，具体包括以下步骤：
[0014] 1-1)验证IEC61850协议数据报文发生器输出报文的准确性，在报文正确的情况 下，进行步骤1-2);
[0015] 1-2)对电参数算法精度进行验证；
[0016] 正弦周期信号下电参数算法分辨率测试方法为：设置IEC61850协议数据报文发 生器输出电压有效值〇. 〇IV、电流有效值0. 001A，电参数测量装置应有相应数字显示；
[0017] 2)非正弦周期信号下电参数算法精度测试，具体包括以下步骤：
[0018] 2-1)验证IEC61850协议数据报文发生器输出报文的准确性，在报文正确的情况 下，进行步骤2-2);
[0019] 2-2)对电参数算法精度进行验证；
[0020] 3)电能积算精度测试，在正弦周期信号下电参数算法精度、分辨率测试和非正弦 周期信号下电参数算法精度测试完成后进行，具体包括以下步骤：
[0021] 3-1)计算机通过串行通讯接口读取IEC61850协议数据报文发生器设定的电压、 电流信号的有效值及相位差值以及功率计算值；
[0022] 3-2)设定高精度计时器一个测量时间，并通过控制信号接口启停电参数测量装置 的电能走字；
[0023] 3-3)计算机通过RS485串行通讯接口读取电参数测量装置测量时间段内累积的 电能值或通过累积电能脉冲数用脉冲常数算出电能值，并将该电能值与IEC61850协议数 据报文发生器的功率计算值乘以测量时间的积做差值比较，计算相应电能误差，并与功率 误差进行比较，从而评估电能积算误差；
[0024] 3-4)选择测量点，在基波及谐波条件下分别测试相应测量点的电能积算误差，记 录相应结果。
[0025] 前述的步骤1-1)验证IEC61850协议数据报文发生器输出报文的准确性，包括以 下步骤：
[0026] 1-1-1)通过IEC61850协议数据报文发生器的人机交互界面，设定电压、电流信号 的有效值及相位差值，IEC61850协议数据报文发生器按设定值对应的周期信号采样值及缺 省的采样频率以规定的时序通过以太网光口输出对应的IEC61850采样值报文至数据报文 分析仪和电参数测量装置；同时IEC61850协议数据报文发生器根据设定的电压、电流信号 的有效值及相位差值计算相应功率值并显不；
[0027] 1-1-2)数据报文分析仪获取IEC61850协议数据报文发生器输出的报文，按 IEC61850协议规则进行代码分析，依据正弦函数值、采样点数、采样位数、帧幅分析信息进 行采样数据解析、比对，判断采样值及报文格式的准确性；
[0028] 1-1-3)设定不同的电压、电流信号的有效值及相位差值作为测量点，重复步骤 1-1-1) 一 1-1-2)，验证输出报文的准确性。
[0029] 前述的步骤1-2)对电参数算法精度进行验证，包括以下步骤：
[0030] 1-2-1)首先检测三相计算结果一致性、稳定性：选取测量点，通过IEC61850协议 数据报文发生器的人机交互界面，设定测量点的电压、电流信号的有效值及相位差值，每相 都设置相同，IEC61850协议数据报文发生器按设定值对应的周期信号采样值及缺省的采样 频率以规定的时序通过以太网光口输出对应的IEC61850采样值报文至电参数测量装置； 观察电参数测量装置三相参数显示值，每相显示值应一致且稳定不变；
[0031] 1-2-2)然后进行电参数算法误差测试：计算机通过串行通讯接口读取IEC61850 协议数据报文发生器在测量点设定的电压、电流信号的有效值及相位差值以及功率计算 值，读取电参数测量装置的响应值；计算机通过设定的计算程序对读取的IEC61850协议数 据报文发生器的功率计算值进行检验，包括分相有功、无功功率值及相应三相叠加值；计算 机对读取的电参数测量装置的响应值和IEC61850协议数据报文发生器的设定值和功率计 算值进行差值比较，计算各电参数对应的误差；重复多个测量点，并比较不同采样频率对误 差的影响。
[0032] 前述的步骤2-1)验证IEC61850协议数据报文发生器输出报文的准确性，包括以 下步骤：
[0033] 2-1-1)通过IEC61850协议数据报文发生器的人机交互界面，设定基波及谐波的 电压、电流信号的有效值及相位差值，IEC61850协议数据报文发生器按设定值对应的信号 瞬时采样值及缺省的采样频率以规定的时序通过以太网光口输出对应的IEC61850采样值 报文至数据报文分析仪和电参数测量装置；同时IEC61850协议数据报文发生器根据设定 的基波及谐波的电压、电流信号的有效值及相位差值按谐波参数计算公式计算相应谐波有 效值、总功率值并显示；
[0034] 2-1-2)数据报文分析仪获取IEC61850协议数据报文发生器输出的报文，按 IEC61850协议规则进行代码分析，依据采样点数、采样位数、各频率分量函数值、帧幅分析 信息进行采样数据解析、比对，判断采样值及报文格式的准确性；
[0035] 2-1-3)设定不同的基波及谐波的电压、电流信号的有效值及相位差值作为测量 点，重复步骤2_1_1) - 2_1_2)，验证输出报文的准确性。
[0036] 前述的步骤2-2)对电参数算法精度进行验证，包括以下步骤：
[0037] 2-2-1)首先检测三相计算结果一致性、稳定性：选取测量点，通过IEC61850协议 数据报文发生器的人机交互界面，设定测量点的电压、电流信号的有效值及相位差值、相应 谐波分量，每相设置都相同，IEC61850协议数据报文发生器按设定值对应的周期信号采样 值及缺省的采样频率以规定的时序通过以太网光口输出对应IEC61850采样值报文至电参 数测量装置；观察电参数测量装置三相参数显示值，每相显示值应一致且稳定不变；
[0038] 2-2-2)然后进行电参数算法误差测试：计算机通过串行通讯接口读取IEC61850 协议数据报文发生器设定的测量点电压、电流信号的有效值及相位差值、相应谐波分量 以及功率计算值，读取电参数测量装置的响应值；计算机通过设定的计算程序对读取的 IEC61850协议数据报文发生器的功率计算值进行检验，包括谐波电压有效值、谐波电流有 效值及相应谐波功率值；计算机对读取的电参数测量装置的响应值与IEC61850协议数据 报文发生器的设定值和功率计算值进行差值比较，计算各电参数对应的误差；重复多个测 量点，并比较不同采样频率对误差的影响。
[0039] 前述的测量点的选择