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合并單元測試:插值法與同步法解析
發(fā)布時(shí)間:2019/08/06武漢市豪邁電力自動(dòng)化技術(shù)有限責(zé)任公司

合并單元測試時(shí)需要對其額定延遲時(shí)間、角差以及比差等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,測試原理一般采用插值法和同步法。

合并單元將模擬量轉(zhuǎn)化成9-2輸出時(shí),由于裝置硬件固有的特性,在同一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)系中,其9-2輸出的波形必然會(huì)滯后模擬量波形,因此在9-2報(bào)文中,一般將通道一的屬性定義為通道額定延時(shí),其反映了9-2波形滯后模擬量波形的時(shí)間,保護(hù)裝置在解析9-2報(bào)文后,會(huì)根據(jù)通道一的額定延遲時(shí)間還原模擬量波形并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 如果通道一延遲時(shí)間設(shè)置錯(cuò)誤,則差流、角度等均會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)值,影響保護(hù)裝置的可靠性。

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插值法

由傅里葉變化可知: A=A0+A1+A2+A3+A4+……Ai, 中A1、A2、A3……Ai的表達(dá)式為正弦表達(dá)式。

在4K采樣率的情況下,若將4000個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅氏變換,則可認(rèn)為基波頻率為1Hz,即A1為1Hz的正弦波形,A2為2Hz的正弦波形。 當(dāng)需要50Hz的波形數(shù)據(jù)時(shí),取A50的波形數(shù)據(jù)即可。

 

設(shè)置自身晶振控制采樣,此時(shí)有可能出現(xiàn)模擬量的采樣點(diǎn)無對應(yīng)的9-2點(diǎn),則需插值計(jì)算出9-2點(diǎn)的大小,如上圖中X點(diǎn)需要插值計(jì)算得到。

假定9-2為Am,模擬量為An:

  • 相差計(jì)算: 上位機(jī)取軟件界面的設(shè)置頻率,相應(yīng)地計(jì)算出9-2及模擬量Ai表達(dá)式。

 
令: 當(dāng)前頻率下9-2的相位為φm;
模擬量相位為φn;
9-2數(shù)字報(bào)文中通道一的延時(shí)為t;
當(dāng)前軟件設(shè)置頻率為f;
計(jì)算公式為: Δφ=2πf*t-|φm-φn|(最后結(jié)果會(huì)涉及各計(jì)算量的單位換算)
  • 時(shí)差計(jì)算: 上位機(jī)計(jì)算出角差之后,取軟件界面的頻率設(shè)置值參與時(shí)差計(jì)算,在已知頻率的情況下,可通過相差計(jì)算出時(shí)差。

 
計(jì)算公式為: Δt=|Δφ|/2πf(最后結(jié)果會(huì)涉及各計(jì)算量的單位換算)
  • 比差計(jì)算: 離散傅氏變換法得到當(dāng)前頻率下9-2和模擬量的幅值,在比差計(jì)算中,測試機(jī)設(shè)定模擬量的幅值為基準(zhǔn)值,從而得到比差。

 
計(jì)算公式為: (Am-An)/An*100%
  • 諧波計(jì)算: 測試儀輸出包含多次諧波分量的模擬量,在基波頻率為50Hz的情況下,根據(jù)傅氏變換可得A50為基波含量,A100為二次諧波含量,A150為三次諧波含量,以此類推,以模擬量各次諧波含量的幅值為基準(zhǔn)值,得到諧波含量的比差。 計(jì)算方法與比差計(jì)算一樣

 

2

同步法 

已知同一采樣周期內(nèi)的模擬量及9-2的4000個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下,通過傅氏變換可得兩者的基波函數(shù)和諧波函數(shù),在PPS觸發(fā)采樣時(shí)刻(即整秒時(shí)刻)時(shí)模擬量點(diǎn)的瞬時(shí)相位可通過數(shù)學(xué)計(jì)算得出。 在9-2報(bào)文中,計(jì)數(shù)器為0的報(bào)文點(diǎn)的瞬時(shí)相位也可計(jì)算得出,這兩個(gè)點(diǎn)是對應(yīng)關(guān)系,兩者之間的瞬時(shí)相差即為同步法下的相差。 兩者之間的時(shí)差即為零號報(bào)文延時(shí)。

PPS觸發(fā)DCU-500 合并單元測試系統(tǒng)采樣,其模擬量值與9-2中的0號報(bào)文值進(jìn)行對比。

3

插值法與同步法的區(qū)別 

插值法不需要外部時(shí)鐘對時(shí),依靠裝置本身的時(shí)間進(jìn)行采樣,而同步法需要測試儀與合并單元在同一時(shí)間系統(tǒng)內(nèi),因?yàn)橥椒ū容^的是整秒時(shí)刻的模擬量值與零號報(bào)文兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)。 由于保護(hù)裝置應(yīng)能具備不依賴于外部時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)算的能力,故保護(hù)裝置通常采用插值法計(jì)算9-2報(bào)文值。

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