数字式合并单元数据转换误差的测试内容及方法

文/陈光华 黄岩

数字式合并单元是连接电子式互感器与保护装置等二次设备的纽带和桥梁，担负着一次和二次设备之间数据转换传输的重要作用，是整个智能变电站数据的来源。数字式合并单元的质量对电子式互感器的整体性能以及智能变电站的安全稳定运行有直接和巨大的影响。

在采集器与合并单元之间设置测试点，针对数字式合并单元的特点设计针对性的测试项目，确定关键项目的考核要求、技术指标和测试方法，可以对电子式互感器整体试验形成有效补充，降低电子式互感器整体应用风险。

1 数字量转换误差的测试研究

本文参考国家标准GB/T20840.7、GB/T 20840.8，行业标准DL/T281、DL/T282，国家电网公司企业标准Q/GDW 441和Q/GDW11015现有技术要求，提出数字式合并单元数字量转换误差的测试项目及技术要求。

1.1 配置参数对误差的影响检验

技术要求：合并单元校正系数相关配置参数改变时，幅值误差改变量应不大于0.2%；相位误差改变量应不大于10分。

测试方法：采用图1所示系统，测试仪负责数字信号的输出和分析。调整合并单元误差校正相关的配置参数为默认值，使用测试仪记录所有采样点的幅值误差、相位误差、频率误差和复合误差。修改合并单元的误差校正相关的配置参数，重新测试，计算误差改变量。

1.2 噪声对误差的影响检验

图1：电流电压误差测试系统

图2：白噪声及含噪声的周期信号

图3：基波及含13次谐波的波形

图4：采样同步误差测试系统

图5：采样值突变

图6：采样值溢出

图7：采样值中断

技术要求：纯50Hz一次信号，采集器输出不含白噪声，合并单元输出信号的信噪比应小于30dB；纯50Hz一次信号，采集器输出含白噪声，合并单元输出的幅值误差改变量应不大于0.2%，相位误差改变量应不大于10分。

测试方法：采用图1所示系统，测试仪输出电流电压信号给合并单元，模拟纯50Hz一次信号，采集器输出不含/含白噪声的情况，测试合并单元输出信号的误差和信噪比。如图2所示。

1.3 谐波对误差的影响检验

技术要求：输入信号叠加谐波时，输出谐波次数及含量与输入一致；基波幅值误差改变量应不大于0.4%，相位误差改变量应不大于20分。

测试方法：采用图1所示的系统，测试仪输出含谐波的电压电流信号，谐波次数从2次～13次，谐波含量为20%。测试数字式合并单元输出采样值中谐波次数、谐波含量、基波幅值误差和相位误差，计算误差改变量。如图3所示。

1.4 采样同步误差检验

技术要求：合并单元输出SV报文各数字通道间的同步误差不超过10分。

测试方法：采用图4所示系统，将电子式互感器采样值通道接入装置，电子式互感器各数据通道保持同相位输出。在测试仪上计算得到的各通道电压和各通道电流的相位角误差之间的最大差值。

各电子式互感器采样值具备以下特征：

（1）各通道额定延时间不同（6路数据），相互间均有50us以上的差异；

（2）各通道异步到达时间不同（6路数据），相互间均的时间差至少为0.1T（T为采样值报文间隔）。

2 数字量异常的影响测试研究

2.1 电子式互感器采样值突变判别功能检验

技术要求：装置应不误输出，应具有对电子式互感器采样值突变的判别功能，并能对突变数据事件进行记录。

测试方法：模拟电子式互感器采样值出现以下异常：

（1）电流值畸变放大；

（2）电压值畸变缩小；

（3）采样值值溢出：正溢出（7FFFH）和负溢出（8000H）。

以上三种异常的数字波形示意见图5-图7。

2.2 电子式互感器采样值异常检验

技术要求：应能保证在通信中断、通信异常等情况下不误输出；应能接收和处理电子式互感器的异常状态信号，具有自诊断功能；应具有对ECT、EVT采样值有效性（接收数据周期等）进行判别，对故障数据事件进行记录。

测试方法：模拟电子式互感器采样值出现以下异常：

（1）数字量通道光强不匹配；

（2）数字量传输模式不匹配（同步或异步）；

（3）采样值报文CRC校验错误；

（4）采样值报文状态字1异常（多种情况）；

（5）采样值报文状态字2异常（多种情况）；

（6）FT3采样值报文序号跳变、错序（报文连续且采样值正常变化）；

（7）FT3采样值中断多个个采样点后恢复传输；

（8）电子式互感器采样值数据发送周期异常（同步或异步模式，发送间隔抖动）；

（9）单个或多个FT3输入数字量中采样值通道品质无效（部分或全部通道）且有数据值。

2.3 电子式互感器采样值错误检验

技术要求：当接收到错误的电子式互感器采样值数据时，应能正确记录错误事件且不误输出。

测试方法：模拟电子式互感器采样值出现以下错误：

（1）电流采样值异常，电压采样值错误；

（2）电压采样值正常，电流采样值错误；

（3）对于接收单相互感器数据的合并单元，模拟单相电流/电压采样值错误。

3 结语

从近年来电子式互感器的整体质量情况和模拟式合并单元的测试及运行情况看，过程层新型装置也需要继续不断的加大测试力度，严把质量关。因此，有必要在电子式互感器测试的基础上，针对数字式合并单元开展专项测试，根据其机理和特点，重点考核，规范协议设计，提升传变性能。