顺序记录（SOE）测试仪校准方法探讨

摘要：顺序记录（SOE）测试仪用于电厂事件顺序记录系统的记录时间顺序及时间分辨力的测试，其所需计量的参数本质是时间间隔。本文介绍一种完整可行的SOE测试仪计量校准方法，以确保SOE测试仪量值溯源的准确、可靠。

关键词：SOE测试仪；时间间隔；校准

中图分类号：TQ573+.69文献标志码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.076

0引言

顺序记录（Sequence of Event，SOE）用于记录电厂事故发生前后各主辅机的运行状态，其性能直接影响机组和重要辅机事故状态分析的及时性和准确性。SOE测试仪是一种用于测试SOE记录准确性及时间分辨能力的仪器设备，其具体测试过程为：测试仪按设定顺序产生一组标准的开关动作闭合信号（具有准确的排列顺序和时间间隔）触发被测试的SOE，然后通过比较SOE的触发记录与测试仪的标准信号在排序和时间间隔上的偏差，以达到检验SOE记录是否准确及其时间分辨能力是否符合要求的目的。

从上述描述可知，测试仪所需计量溯源的参数本质是开关量相继动作的时间间隔，但现阶段我国并没有发布与SOE测试仪计量相关的国家检定规程或校准规范。

1SOE测试仪技术指标

按照DL/T 659—2016《火力发电厂分散性控制系统验收测试规程》要求，SOE测试仪的分辨力不应超过1 ms，当信号时间间隔为1 ms时，其最大允许误差的绝对值不超过10μs。另外，依据测量仪器准确度是被测对象准确度1/3～1/10的原则，目前在用的SOE测试仪技术指标中的最大允许误差为±3μs（时间间隔≤1 ms），±0.1%（时间间隔>1 ms）。相应的，用于校准SOE测试仪标准器的最大允许误差应优于1×10-4，且测量范围应能覆盖测试仪的输出范围。

2SOE测试仪校准原理

SOE测试仪输出端为无源模拟开关接点，输出量为顺序或逆序延时触发的动作信号组，这说明其工作原理与JJG 601—2022《时间检定仪》检定规程中规定“电秒表检定仪两路空接点按一定时间间隔相继动作”的原理类似，不同之处在于测试仪往往是多路开关组（16路～1024路）相继动作。

时间间隔参数可采用时间间隔测量仪或数字示波器进行计量，但由于开关动作信号为无源，无法直接通过时间间隔测量仪、数字示波器测出启动和停止信号。此时若在被校SOE测试仪的开关回路中接入直流电压源和限流电阻，将开关组相继动作闭合过程转化为电平依次输出的形式，便可通过时间间隔测量仪或数字示波器对相邻两路电平产生的时间差进行测量，从而实现SOE测试仪时间间隔参数的校准。校准时开关动作信号转换为瞬变电平信号的原理图如图1所示。

3校准条件及所用标准器设备

由于SOE测试仪校准参数为时间间隔，属于时间频率类计量器具，内置石英晶体振荡器，校准时的实验室环境条件可参照相应的校准规范，即环境温度为15～30℃，校准过程中环境温度变化不超过±2℃，相对湿度≤80%。

校准所用标准器为时间间隔测量仪，测量范围为100μs～10 s，最大允许误差为±1×10-5。

数字示波器的时基范围为1 ns/div～5 s/div，最大允许误差为±1×10-5。

4SOE测试仪校准方法

基于将动作开关信号转换为电平脉冲信号的原理，测试仪的校准接线如图2所示。其中直流稳压源输出设置为5 V或不超过时间间隔测量仪、数字示波器的电压量程上限的电压值；限流电阻R1、R2选择合适阻值，以确保回路电流不超过开关接点所能承受的最大电流值。

4.1时间间隔测量仪校准法

将时间间隔测量仪的测量通道CH1和CH2分别与被校测试仪输出通道CH1、CH2对应连接的限流电阻R1、R2并联，设置时间间隔测量仪的功能为“时间间隔测量1-2”，即通道1接收启动条件信号，通道2接收停止条件信号。调整启动和停止通道的触发电平为最大输入电平的中间值，并根据实际情况适当调整以获得稳定的时间间隔测量值。启动和停止通道的触发斜率均设置为“+”。校准点选取一般依据最小值为第一个校准点，其余各点按10倍程递增，最后一个校准点为最大输出值的原则，也可根据用户实际需要进行选点。被校测试仪设置为“顺序触发”，根据校准点设置被校测试仪的触发时间间隔值，测量第一个输出接口中相邻两个通道（1-2、2-3、…、i-i+1）的时间间隔。在测试仪的第2、3、…、j个输出接口，依次重复选点步骤并启动测量，最终得到测试仪触发时间间隔的校准结果。

4.2数字示波器校准法

将数字示波器的测量通道CH1和CH2分别与被校测试仪输出通道CH1、CH2对应连接的限流电阻R1、R2并联。数字示波器两个通道设置为1 MΩ、DC耦合、零偏置，垂直偏转系数选择2 V/div或能够测得直流电压源所输出电压值的挡位，水平偏转系数选择1 s/div。校准点选取参照时间间隔测量仪校准法，被校测试仪设置为“顺序触发”，根据校准点设置被校测试仪的触发时间间隔值，先按下数字示波器单次触发按键，再启动被校测试仪输出。通过数字示波器的单次触发功能捕获测试仪两个开关通道的电平波形后，将波形陡变位置尽量移动到示波器屏幕中间并将波形展开放大到合适大小，选择垂直光标功能，将光标A、B分别移动到CH1、CH2波形陡变点或波形幅值50%处或其他易于标定的点，前提是A、B光标所标定位置必须确保一致。例如，光标A标定点为CH1波形的陡变起点，则光标B标定点则必须为CH2波形的陡变起点。此时A、B光标的时间差即为被校测试仪通道CH1与CH2之间的触发时间间隔值。按上述步骤继续测量第一个输出接口中其他相邻两个通道（2-3、…、i-i+1）的时间间隔。在测试仪的第2、3、…、j个输出接口，依次重复上述操作步骤，最终得到测试仪触发时间间隔的校准结果。

5校准方法的比较及结果验证

本次校准所用的时间间隔测量仪和数字示波器的时间最大允许误差皆为±1×10-5。以被校测试仪设置的1 ms（最大允许误差：±3μs）校准点为例，各测量10次，其结果数据如表1所示。

从实际操作步骤看，时间间隔测量仪校准法相对简单，效率较高，测量读数直观。时间间隔测量仪两个测量通道的设置只进行一次，然后依次更换连接被校SOE测试仪的其余通道，重复选点测量即可。但需要注意的是，由于两路脉冲电平的稳定性影响以及上升沿斜率的不完全一致，有可能导致时间间隔测量仪在标定启动和停止位置时有偏离和波动。在实际校准过程中可通过适当调整时间间隔测量仪的触发电平值、打开滤波器功能等操作减少上述因素对测量结果的影响。数字示波器校准法操作相对复杂，校准耗时长，每次测量都需要在示波器捕获波形后，将波形陡变处移动至示波器屏幕大致中心位置并展开到合适大小，通过双光标依次标定才能读取两个波形产生的先后时间间隔结果值，但校准时可通过观测波形特性更为直观地了解SOE测试仪的工作模式、开关状态变化及是否存在干扰因素造成的波形畸变。

6结束语

本文借鉴JJG 601—2022《时间检定仪》检定规程中电秒表检定仪的工作原理及接线方法，通过将动作开关信号转换为瞬变电平信号的方式，采用时间间隔测量仪校准法和数字示波器校准法实现了SOE测试仪触发时间间隔的校准。通过实际测量比较了两种方法各自的优缺点，并验证了校准方法的有效性，为将来开展SOE测试仪的校准工作提供了可行的校准方案。

参考文献

[1]时间检定仪：JJG 601—2022[S].

[2]电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范：JJF 1984—2022[S].

[3]火力发电厂分散性控制系统验收测试规程：DL/T 659—2016[S].

作者简介

邓家成，男，1987年出生，工程师，学士，研究方向为时间频率计量。

（编辑：李加鹏，收稿日期：2024-05-10）