一种智能变电站数字化电能计量平衡整站测试系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统智能变电站数字化计量系统仿真和测试技术领域，特别是涉 及一种智能变电站数字化电能计量平衡整站测试系统及方法。
【背景技术】
[0002] 电能计量作为电力贸易结算的唯一依据，其准确性和可靠性直接关系到购售电双 方的经济利益和社会公平公正。随着数字化变电站以及智能变电站的快速推广，电子式互 感器、合并单元和数字化电能表等数字化计量设备在电力系统内得到大量应用。由于电子 式互感器电流电压同步、合并单元系数配置、网络传输丢帧误码以及数字化电能表参数配 置等诸多原因，使得数字化计量系统在实际运行后大量出现电能不平衡的现象，而数字化 计量系统实际运行后由于条件限制，无法进行全面的检查，使得所述电能不平衡现象称为 困扰智能变电站计量人员的一个大难题。并且所述电能不平衡问题只能在所述数字化计量 系统实际投运带负载以后才能被发现，这给智能变电站数字化计量的可靠性和经济性带来 了极大的隐患。
[0003]因此，在数字化计量系统投运前的计量不平衡测试很有必要，但是在进行计量不 平衡测时试需要针对多个间隔电表设置所有所需的多路同步数字信号源，而目前并没有这 一类有针对性的专业设备;此外，电能表的电能量值没有快捷可靠的通信方式送出，无法形 成快速的闭环测试。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例中提供了一种智能变电站数字化电能计量平衡整站测试系统及方 法，以提供一种采样数据实时仿真测试技术、并支持数字化电能表的电能量读取，来解决数 字化计量系统在智能变电站投运前整站电能平衡测试的问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0006] 根据本发明实施的第一方面，提供了一种智能变电站数字化电能计量平衡整站测 试系统，包括上位机、控制主机、测试终端和网络交换机，其中：
[0007] 所述上位机，用于利用图形化建模软件建立智能变电站数字化计量系统的仿真模 型，根据设定的故障对象和时序确定动态仿真过程，同时结合建模仿真的MMS模型文件对 MMS电能量信息数据进行解析分析，其中，所述MMS电能量信息数据是由智能变电站内数字 化电能表发出的；
[0008] 所述控制主机，与所述上位机通信连接，用于接收所述上位机建模仿真计算的智 能变电站内各间隔采样数据命令、并将所述采样数据命令发送给对应的所述测试终端，还 用于与所述测试终端进行同步对时控制；
[0009] 所述测试终端，与所述控制主机通信连接，用于根据所述采样数据命令和相应的 后端智能设备类型、在统一时域下向所述后端智能设备发送虚拟采集器采样或9-2采样；
[0010] 所述网络交换机，与所述智能变电站内数字化电能表通信连接，用于接收所述数 字化电能表产生的所述MMS电能量数据，并将所述MMS电能量数据通过所述控制主机发送给 所述上位机。
[0011 ] 优选地，所述主控制机包括第一微处理器与第一FPGA芯片(Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列)芯片结合的双CPU，其中：
[0012]所述第一微处理器，用于与所述上位机数据交互控制、以及与所述测试终端同步 对时算法控制和数据交互控制；
[0013]所述第一 FPGA芯片，用于所述主控制机内部时钟同步、以及数据处理中断分频。 [0014]优选地，所述测试终端包括第二微处理器与第二FPGA芯片结合的双CPU，其中： [0015] 所述第二微处理器，用于与所述控制主机的数据交互控制，以及处理所述控制主 机发送的同步对时信号；
[0016] 所述第二FPGA芯片，用于对所述虚拟采集器采样或9-2采样进行发送编码控制，以 及控制所述测试终端内采样装置的时钟节拍。
[0017] 优选地，所述测试终端内设置有恒温晶振，用于所述测试终端与所述控制主机之 间的同步对时信号中断后、实现所述测试终端与所述控制主机的同步守时。
[0018] 根据本发明实施的第二方面，提供了一种智能变电站数字化电能计量平衡整站测 试方法，包括：
[0019]上位机建立智能变电站数字化计量系统的仿真模型；
[0020] 所述上位机根据设定的故障对象和时序、向控制主机发送智能变电站内各间隔采 样数据命令；
[0021] 所述控制主机接收所述采样数据命令，将所述采样数据命令发送给相应的测试终 端；
[0022] 所述控制主机向所述测试终端发送同步对时信号，与所述测试终端进行同步对 时；
[0023] 所述测试终端接收所述采样数据命令，根据所述采样数据命令中的预配置以及后 端智能设备类型，向所述后端智能设备发送虚拟采集器采样或9-2采样；
[0024] 通过网络交换机接收智能变电站内数字化电能表产生的MMS电能量数据，并将所 述MMS电能量数据发送给所述主控制机，所述数字化电能表与所述测试终端或所述后端智 能设备电连接；
[0025] 所述主控制机接收所述MMS电能量数据，并对所述MMS电能量数据进行滤波处理后 发送给所述上位机；
[0026] 所述上位机接收处理后的MMS电能数据、并进行数字化电能计量的整站平衡分析。
[0027] 优选地，所述控制主机向所述测试终端发送同步对时信号、与所述测试终端进行 同步对时，包括：
[0028] 所述控制主机接收外部时钟源或由内部高精度晶振产生标准时钟信号；
[0029] 根据所述标准时钟信号，所述控制主机通过组播方式、并行向所述测试终端发送 所述同步对时信号；
[0030] 所述测试终端接收所述同步对时信号，检测并判断所述同步对时信号的是否为有 效同步对时信号；
[0031] 当所述同步对时信号为有效同步对时信号时，所述测试终端判断所述有效同步对 时信号的连续个数是否达到设定阈值；
[0032] 当所述有效同步对时信号的连续个数达到设定阈值时，所述测试终端锁定自身时 钟频率进入主时钟跟随模式。
[0033] 优选地，所述测试终端锁定自身时钟频率进入主时钟跟随模式，包括：
[0034] 设定所述控制主机的主时钟和所述测试终端的从时钟网络延时具有对称性，计算 出所述主时钟到所述从时钟的网络延时Delay;
[0035] 根据所述网络延时D e 1 a y，计算出所述从时钟与所述主时钟之间的时间偏差 Offset；
[0036] 判断所述时间偏差Off set是否大于或等于预设时间偏差；
[0037]当所述时间偏差Offset大于或等于预设时间偏差时，则根据所述时间偏差Offset 对所述测试终端的从时钟时间进行修正；
[0038]当所述时间偏差Offset小于预设时间偏差时，则锁存当前修正过的时间，并以所 述测试终端内的恒温晶振继续守时；
[0039] 其中，
为所述同步 对时信号的准确发送时间，Tsl为所述同步对时信号的接收时间，Ts2为延迟-请求报文的发 送时间；Tm2延迟-请求报文的接收时间。
[0040] 优选地，所述测试方法还包括：
[0041] 所述测试终端判断是否在设定时间间隔内接收到所述同步对时信号；
[0042] 如果所述测试终端未在设定时间间隔内接收到所述同步对时信号，则通过所述测 试终端内的恒温晶振及软件算法、来保持与所述主控机的同步守时。
[0043] 优选地，所述上位机接收处理后的MMS电能数据、并进行数字化电能计量的整站平 衡分析，包括：
[0044] 所述上位机结合建模仿真的MMS模型文件，对处理后的MMS电能数据进行自动解 析，获取各电能量信息的电能量到达时刻；
[0045] 根据所述电能量到达时刻，对所述智能变电站内不同间隔的电能量进行同步插值 计算；