一种基于高精度校准器的相量测量单元pmu静动态测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及同步相量测量技术领域，尤其涉及一种基于高精度校准器的相量测量 单元PMU静动态测试系统。
【背景技术】
[0002]目前，相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)的应用对电力系统的量测 技术带来了革命性的变革，作为一种量测手段，它受电力系统动态过程及其它诸多因素影 响，PMU量测信息不可避免存在量测误差及动态响应延时等问题。电网中的PMU装置来自不 同的生产厂家，其硬件配置和内部所应用的同步相量算法不尽相同，这使得PMU装置的量测 精度和静动态行为千差万别。为了保证PMU装置能够满足同步相量量测的指标要求，有必要 研发基于高精度校准器的PMU静动态测试系统，以便针对PMU装置的同步相量量测精度和静 动态行为进行全面和严格的测试。
[0003] 现有技术中的PMU测试系统搭建方案是基于高精度信号源的PMU静动态测试系统。 基于高精度信号源的PMU静动态测试系统对信号源精度要求较高，信号源的DSP、A/D、功放 等部件会产生时延，从而造成信号真正发出的时间与其时标无法完全对应，需对其进行补 偿，此外对于现场运行的PMU装置，其输入是电力系统实时信号，其真值未知，同时也无法在 PMU不退出运行的情况下，利用基于高精度信号源的PMU静动态测试系统对其进行测试。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于高精度校准器的相量测量单元PMU静动态测试系 统，该系统能够解决基于高精度信号源的PMU测试系统对信号源要求高、无法对PMU进行现 场测试的问题。
[0005] -种基于高精度校准器的相量测量单元PMU静动态测试系统，所述测试系统包括 信号源、高精度校准器、量测相量提取模块和分析比较模块，其中：
[0006] 所述信号源，用于根据不同的测试用例，生成相应的测试信号；
[0007] 所述高精度校准器，用于对所述信号源生成的测试信号进行采样，并采用非线性 回归同步相量算法对采样的测试信号进行计算，得到参考相量；
[0008] 所述量测相量提取模块，用于采用计算机设备作为相量测量单元PMU主站，向待测 PMU发出离线召唤命令，提取并分析得到所述待测PMU的量测相量信息；
[0009] 所述分析比较模块，用于将所得到的待测PMU的量测相量信息与所述高精度校准 器生成的参考相量进行比较，进行误差统计与分析评估，将分析评估结果自动写入文档，形 成完整的测试报告，实现对所述待测PMU的静动态测试。
[0010] 根据不同的测试用例，生成相应的测试信号，具体包括：
[0011] 建立测试信号库，其中的幅值扫描测试、频率扫描测试、阶跃测试的信号利用所述 信号源的状态序列模块生成；
[0012] 谐波影响测试、带外测试、调制测试、频率斜坡测试的信号利用Matlab将信号转化 为Comtrade格式的文件，并利用所述信号源的暂态回放模块生成测试信号。
[0013] 所述高精度校准器进一步包括：
[0014] 信号采样模块，用于对所述信号源生成的测试信号进行采样，具体能根据不同的 测试用例对采样率、采样时间以及输出路径进行设置，实现对输入电压信号的采样；
[0015] 参考相量生成模块，用于根据测试用例及相关参数的设置，采用非线性回归同步 相量算法对采样的测试信号进行计算，得到参考相量。
[0016] 所述向待测PMU发出离线召唤命令，提取并分析得到所述待测PMU的量测相量信 息，具体包括：
[0017] 将计算机设备作为PMU主站，向待测PMU发出离线召唤命令，提取规定时段内的相 量离线数据帧；
[0018] 再按照PMU标准格式对该相量离线数据帧进行分析解读，提取出相量幅值、相角、 频率、频率变化率、有功功率及无功功率，得到所述待测PMU的量测相量信息；
[0019] 然后进行数据格式转换，得到量测结果并储存。
[0020] 所述将所得到的待测PMU的量测相量信息与所述高精度校准器生成的参考相量进 行比较，进行误差统计与分析评估，具体包括：
[0021] 将所得到的待测PMU的量测相量信息与所述高精度校准器生成的参考相量进行比 较，得到相量、频率、功率误差及综合矢量误差；
[0022]然后进行误差统计与分析评估，评估指标具体包括误差最大值、最小值、中位数、 平均值和标准差，来分别表现所述待测PMU量测误差极值、平均水平及分布情况。
[0023] 由上述本发明提供的技术方案可知，上述系统能够解决基于高精度信号源的PMU 测试系统对信号源要求高、无法对PMU进行现场测试的问题，实现了全面系统的PMU静态及 动态测试。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0025] 图1为本发明实施例所提供的基于高精度校准器的相量测量单元PMU静动态测试 系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0027] 本发明实施例所述的PMU静动态测试系统可以实现测试信号发出、参考相量生成、 量测相量提取以及误差分析评估的功能，其中高精度校准器是该测试系统的关键与难点。 下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供 基于高精度校准器的相量测量单元PMU静动态测试系统结构示意图，所述测试系统主要包 括信号源、高精度校准器、量测相量提取模块和分析比较模块，其中：
[0028]所述信号源，用于根据不同的测试用例，生成相应的测试信号。具体实现中，需要 建立测试信号库，其中的幅值扫描测试、频率扫描测试、阶跃测试的信号利用所述信号源的 状态序列模块生成;谐波影响测试、带外测试、调制测试、频率斜坡测试的信号利用Matlab 将信号转化为Comtrade格式的文件，并利用所述信号源的暂态回放模块生成测试信号。 [0029]所述高精度校准器，用于对所述信号源生成的测试信号进行采样，并采用非线性 回归同步相量算法对采样的测试信号进行计算，得到参考相量。具体实现中，该高精度校准 器进一步可包括信号采样模块和参考相量生成模块，其中：
[0030] 信号采样模块，用于对所述信号源生成的测试信号进行采样，具体能根据不同的 测试用例对采样率、采样时间以及输出路径进行设置，实现对输入电压信号的采样；
[0031] 参考相量生成模块，用于根据测试用例及相关参数的设置，采用非线性回归同步 相量算法对采样的测试信号进行计算，得到参考相量。
[0032] 上述高精度校准器采用非线性回归同步相量量测算法，对不同测试信号进行有针 对性建模，拥有非常高的量测精度。
[0033] 所述量测相量提取模块，用于采用计算机设备作为相量测量单元PMU主站，向待测 PMU发出离线召唤命令，提取并分析得到所述待测PMU的量测相量信息，上述过程具体为:首 先将计算机设备作为PMU主站，向待测PMU发出离线召唤命令，提取规定时段内的相量离线 数据帧;再按照PMU标准格式对该相量离线数据帧进行分析解读，提取出相量幅值、相角、频 率、频率变化率、有功功率及无功功率，得到所述待测PMU的量测相量信息;然后进行数据格 式转换，得到量测结果并储存。
[0034]在具体实现中，该测试系统可以分别解读IEEE C37.118及我国《电力系统实时动 态监测系统技术规范》所规定的两种不同存取数据格式的数据。
[0035]所述分析比较模块，将所得到的待测PMU的量测相量信息与所述高精度校准器生 成的参考相量进行比较，进行误差统计与分析评估，将分析评估结果自动写入文档，形成完 整的测试报告，实现对所述待测PMU的静动态测试。
[0036] 具体实现中，该分析比较模块将所得到的待测PMU的量测相量信息与所述高精度 校准器生成的参考相量进行比较，得到相量、频率、功率等误差及综合矢量误差（Total vector err〇r，TVE);然后进行误差统计与分析评估，评估指标具体包括误差最大值、最小 值、中位数、平均值和标准差，来分别表现所述待测PMU量测误差极值、平均水平及分布情 况。