智能變電站中合并單元采樣值的抖動(dòng)測(cè)試

彭澄　周勇　王天鍔

摘要：合并單元是智能變電站將二次電流電壓輸送到間隔層裝置和網(wǎng)絡(luò)最核心的設(shè)備，因此其性能的好壞將直接影響二次系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，而合并單元的延時(shí)及抖動(dòng)性能是其中最關(guān)鍵和最重要的性能指標(biāo)。文章介紹了合并單元延時(shí)和抖動(dòng)性的基本概念和試驗(yàn)方法，并結(jié)合實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站；合并單元；采樣同步；抖動(dòng)性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）02-0121-02

合并單元是智能變電站的一個(gè)重要設(shè)備，其功能是接收互感器采集到的電流電壓，并以SMV-9-2的格式通過(guò)光纖上送到保護(hù)測(cè)控或計(jì)量等裝置。因此合并單元的性能將直接影響智能變電站二次系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。而合并單元的延時(shí)和同步這兩個(gè)指標(biāo)直接影響合并單元輸出電流電壓角比差。本文對(duì)合并單元的延時(shí)及抖動(dòng)性能的測(cè)試及常規(guī)互感器結(jié)合合并單元的模式（Transformer MU，簡(jiǎn)稱(chēng)TM模式）進(jìn)行探討，希望能為調(diào)試人員提供幫助。

1 合并單元的延時(shí)與同步介紹

合并單元的延時(shí)是由于硬件和軟件共同導(dǎo)致的，對(duì)于TM模式的延時(shí)主要是由合并單元自身延時(shí)導(dǎo)致的，即不考慮EVT和ECT的延時(shí)。因?yàn)楹喜卧岸瞬捎秒姶攀交ジ衅?，輸入的模擬量采樣值經(jīng)電纜直接并行送入合并，采樣值傳輸延時(shí)固定且數(shù)值很小。但當(dāng)電流電壓經(jīng)合并單元轉(zhuǎn)換為SMV-9-2輸出時(shí)就會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，過(guò)程中電壓到保護(hù)測(cè)控經(jīng)過(guò)了PT合并單元和線(xiàn)路合并單元延時(shí)。首先電流電壓之間的夾角可能就會(huì)出現(xiàn)誤差，因?yàn)楹喜卧牟蓸邮且粋€(gè)周波是80點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度就是°，一個(gè)點(diǎn)是1/4000秒即250us，因此1us相差的電角度為4.5/250＝0.018°，折算從分就是0.018×60＝1.08′≈1′，即1us誤差就是1′左右。如果PT合并電壓和線(xiàn)路合并單元之間的延時(shí)達(dá)到一定值如2ms就會(huì)相差36°，這可能會(huì)影響距離保護(hù)的動(dòng)作邊界值和測(cè)控計(jì)量值。同時(shí)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生延時(shí)，它的延時(shí)不是固定的，為了消除不同合并單元延時(shí)不一致的問(wèn)題，通常采用同步的方法來(lái)解決，即所有合并單元接收到電磁式互感器輸入的電流電壓后，都等待一定的時(shí)間后再同時(shí)將電流電壓輸出給保護(hù)測(cè)控裝置，保護(hù)測(cè)控裝

置解析數(shù)據(jù)報(bào)文中的時(shí)標(biāo)，在進(jìn)行時(shí)間或相角補(bǔ)償。

2 合并單元等間隔離散性（抖動(dòng)）介紹

圖1 采樣同步

調(diào)試人員不能將延時(shí)和同步混淆，延時(shí)反映的是信息的時(shí)差性，同步是解決數(shù)據(jù)延時(shí)的手段。延時(shí)長(zhǎng)短將決定保護(hù)裝置反應(yīng)故障的快慢，同步性能將決定二次系統(tǒng)電流電壓數(shù)據(jù)的質(zhì)量。測(cè)試等間隔離散性（抖動(dòng)）就是測(cè)試合并同步性能的優(yōu)劣。合并單元間隔離散性的定義：對(duì)一個(gè)波形采樣，采樣點(diǎn)為n，輸出設(shè)定延時(shí)為t，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出時(shí)標(biāo)為T(mén)i，則等間隔離散性是指任意連續(xù)兩個(gè)輸出時(shí)標(biāo)之差應(yīng)±10us，即Ti＋1－Ti≤±10us。通過(guò)圖1和圖2可以更好地理解延時(shí)和間隔離散性即抖動(dòng)時(shí)間的概念。

圖1中系列1為原始波形，設(shè)合并單元的采樣率為1個(gè)周波40個(gè)點(diǎn)，輸出延時(shí)為2ms，系列2為合并單元的輸出波形。從圖1中看出延時(shí)2ms時(shí)輸出的波形與原始波形很接近。在圖2中第8點(diǎn)的延時(shí)2.556ms，與第7、第9點(diǎn)2ms延時(shí)相差0.556ms，從圖中可以看出輸出波形在第8點(diǎn)出現(xiàn)了突變，影響了波形質(zhì)量，會(huì)影響后端的保護(hù)測(cè)控及計(jì)量的準(zhǔn)確性。

圖2 抖動(dòng)性能

對(duì)合并單元的延時(shí)測(cè)量及采樣值發(fā)送間隔離散值是兩個(gè)很重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，如果這兩個(gè)試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果不符合要求一定要找出原因，并在廠(chǎng)內(nèi)聯(lián)調(diào)時(shí)解決，如果留到現(xiàn)場(chǎng)解決可能會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，因?yàn)檫@很有可能是合并單元底層配置問(wèn)題，必須由廠(chǎng)家研發(fā)人員解決。

3 合并單元延時(shí)及等間隔性（抖動(dòng)）測(cè)試

合并單元的單裝置延時(shí)測(cè)試只針對(duì)電磁式互感器結(jié)合合并單元的模式，對(duì)于電子式互感器結(jié)合合并單元的模式需要和電子式互感器一起進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于TM模式，可以使用NT781模擬量輸入合并單元測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)下面的PT合并單元計(jì)量電壓通道的絕對(duì)延時(shí)，能發(fā)現(xiàn)該通道存在問(wèn)題，此合并單元額定延時(shí)是1800us，則其角度差應(yīng)為32.4°，而測(cè)的時(shí)間相差將近50us，角度相差了近1°，計(jì)量用的合并單元延時(shí)不能相差10us。PT的額定一次線(xiàn)電壓為220kV，后來(lái)經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是該合并單元的一個(gè)級(jí)聯(lián)延時(shí)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致。

4 對(duì)時(shí)精度及守時(shí)功能測(cè)試

目前合并單元一般采用B碼對(duì)時(shí)，如果合并單元和外部時(shí)鐘已經(jīng)對(duì)時(shí)穩(wěn)定，則可以通過(guò)測(cè)試儀器比如DM5000解析報(bào)文中的時(shí)標(biāo)來(lái)確定合并單元是否與外部時(shí)鐘已經(jīng)對(duì)時(shí)穩(wěn)定。如果沒(méi)有對(duì)上，而凱默已經(jīng)對(duì)上時(shí)，則凱默測(cè)量合并單元的延時(shí)將是一個(gè)相差很大的延時(shí)。

對(duì)于守時(shí)功能的測(cè)試：首先將合并單元與外部對(duì)時(shí)系統(tǒng)斷開(kāi)，使用DM5000測(cè)量合并單元的延時(shí)，采樣的同步誤差應(yīng)至少能在10min內(nèi)不大于4us同步精度要求。

5 在測(cè)量中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）不管是ETM模式還是TM模式都應(yīng)加入實(shí)際的電流電壓進(jìn)行測(cè)試。

（2）對(duì)于TM模式，線(xiàn)路合并單元的輸出電壓是通過(guò)PT合并單元級(jí)聯(lián)過(guò)來(lái)的，因此這里存在兩個(gè)合并單元的延時(shí)問(wèn)題，目前保護(hù)廠(chǎng)家一般會(huì)在線(xiàn)路合并單元對(duì)電壓進(jìn)行一次延時(shí)補(bǔ)償，即如果PT合并單元設(shè)定了t1秒的延時(shí)，線(xiàn)路合并單元在收到電壓后會(huì)補(bǔ)償t1秒，然后再經(jīng)過(guò)線(xiàn)路合并單元設(shè)定的t2秒的延時(shí)與電流一起輸出。因此電壓的絕對(duì)延時(shí)就是t2。但在測(cè)量的時(shí)候還是要做PT合并單元加電壓。

（3）要確定合并單元接收的是正向?qū)r(shí)還是反向?qū)r(shí)，如果對(duì)時(shí)裝置和合并單元的方式相反則合并單元將無(wú)法對(duì)時(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

合并單元是智能變電站將一次電流電壓引入二次系統(tǒng)的橋梁，因此其性能的好壞對(duì)整個(gè)變電站的運(yùn)行至關(guān)重要，調(diào)試人員應(yīng)該十分重視合并單元的試驗(yàn)，在入廠(chǎng)聯(lián)調(diào)時(shí)一定要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行測(cè)試，特別是延時(shí)和抖動(dòng)性能的測(cè)試更是重中之重。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：文 森）