南方電網(wǎng)曲靖供電局 王莆 楊子力 尹定座 張崔金 周繼宏

0 引言

隨著敏感性用電設(shè)備的大量使用，電壓暫降已經(jīng)成為最重要的電能質(zhì)量問題之一[1]，而電壓暫降與短時中斷已成為事件型電能質(zhì)量的首要問題[1-2]，是導(dǎo)致供電電壓不合格的重要因素。電能質(zhì)量對保障電網(wǎng)系統(tǒng)電氣設(shè)備安全經(jīng)濟運行，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。

電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運行有重要作用。電壓合格率作為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行評價的重要考核指標(biāo)，是電能質(zhì)量優(yōu)劣的直接體現(xiàn)，而電壓監(jiān)測儀則是完成電壓合格率統(tǒng)計的重要工具。電壓監(jiān)測裝置項目集中在精度校驗，現(xiàn)有電壓監(jiān)測裝置僅限于單機檢測，無法實現(xiàn)多臺裝置同時檢定和批量檢驗。

根據(jù)目前現(xiàn)場情況，電網(wǎng)中被安裝了大量的電壓監(jiān)測儀，如此數(shù)量龐大的電壓監(jiān)測儀日常校驗也成為現(xiàn)場檢修人員工作的一項難題，但是現(xiàn)有的電壓監(jiān)測儀的檢定還停留在手工、逐臺測試的階段，檢測效率低下[1-2]。因此，迫切需要研究并開發(fā)能完成對多臺電壓監(jiān)測儀進行批量測試的閉環(huán)測試系統(tǒng)，從而極大提高儀器測試的工作效率。

1 傳統(tǒng)校驗方法的缺陷

傳統(tǒng)檢驗方法主要采購專用的電壓監(jiān)測儀校驗裝置，由內(nèi)嵌式工控機、觸摸屏、標(biāo)準(zhǔn)交流電源發(fā)生器及時鐘脈沖檢測電路構(gòu)成[3]。該裝置只能完成單臺監(jiān)測裝置校驗，且擴展能力弱，無法實現(xiàn)多臺設(shè)備同時檢驗，還有以下缺陷：

常規(guī)電壓校驗裝置輸出功率較小，每次只能校驗一臺監(jiān)測儀；每次校驗結(jié)束后，數(shù)據(jù)需要通過存儲設(shè)備進行數(shù)據(jù)導(dǎo)出導(dǎo)入，增加了檢驗人員工作量；未能充分利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要額外送檢，設(shè)備利用率低；無完整臺賬管理及周期檢驗計劃管理功能，需要人工管理，費時費力，效率低；需增加額外資金投入。

針對傳統(tǒng)監(jiān)測裝置存在的問題，新系統(tǒng)的開發(fā)充分考慮現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電壓源、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)表以及計算機等設(shè)備資源重新利用，只是在現(xiàn)有設(shè)備資源基礎(chǔ)上，增加網(wǎng)絡(luò)交換機和相應(yīng)數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換模塊即可實現(xiàn)多設(shè)備同時校驗，本文對電壓監(jiān)測裝置自動檢定系統(tǒng)進行了研究分析。

2 檢定系統(tǒng)特點及原理

2.1 電壓監(jiān)測儀自動檢定系統(tǒng)特點

系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口控制標(biāo)準(zhǔn)交流電壓源電壓輸出，讀取該標(biāo)準(zhǔn)電壓和監(jiān)測裝置輸出電壓，從而實現(xiàn)電壓精度校驗。新系統(tǒng)特點如下：

設(shè)備臺賬管理。系統(tǒng)提供臺賬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，包括設(shè)備號、出廠編號、計量編號、檢測時間、下次檢測時間等。

周期檢定管理。系統(tǒng)可根據(jù)臺賬信息和檢驗數(shù)據(jù)，自動給出下次檢驗計劃，并提供檢驗周期表，減少了人工及工作量。

自動檢定管理。能實現(xiàn)6臺設(shè)備同時檢定，檢定過程全自動化，檢驗結(jié)果數(shù)保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

檢定數(shù)據(jù)管理，提供歷史數(shù)據(jù)查詢。

報表管理，檢定報告管理。

2.2 檢定系統(tǒng)的原理

檢定系統(tǒng)的基本原理是，PC上位機通過網(wǎng)線連接電壓監(jiān)測儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源，通過串口線連接檢定用掛表架，掛表架通過串行總線連接各待檢定的電壓監(jiān)測儀通信端口、通過電壓總線連接電壓監(jiān)測儀的測量端口[4]。

電壓監(jiān)測儀自動測試系統(tǒng)程序控制電壓監(jiān)測儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源輸出電壓信號到被測電壓監(jiān)測儀，電壓監(jiān)測儀根據(jù)測量到的信號值進行計算，同時自動測試系統(tǒng)軟件通過通信接口自動讀取被測電壓監(jiān)測儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與電壓監(jiān)測儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源的數(shù)據(jù)進行對比，自動進行誤差計算，自動生成規(guī)定格式的測試報告。

圖1 自動測試系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3 自動測試系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 軟件系統(tǒng)整體功能設(shè)計

自動測試軟件的主要功能是實現(xiàn)控制電壓監(jiān)測儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源的輸出、讀取電壓監(jiān)測儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及對結(jié)果數(shù)據(jù)的對比處理等功能，所以在整體架構(gòu)上要滿足測試方案的錄入和編輯、測試過程的控制、測試結(jié)果的自動讀取和計算、測試報告的自動生成及測試數(shù)據(jù)的管理等功能。

3.2 軟件系統(tǒng)整體架構(gòu)

電壓監(jiān)測儀自動測試系統(tǒng)軟件安裝于測試終端（測試機或個人PC）內(nèi)。在本自動測試系統(tǒng)的軟件架構(gòu)上，采用模塊化和結(jié)構(gòu)分層的設(shè)計思想，在層次結(jié)構(gòu)上分為測試方案開發(fā)層、自動測試執(zhí)行層和電壓監(jiān)測儀控制程序?qū)印?/p>

測試方案開發(fā)層包括測試方案開發(fā)程序，測試方案開發(fā)程序為電壓監(jiān)測儀測試方案的二次開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)根據(jù)電壓監(jiān)測儀的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)進行二次開發(fā)，編輯測試方案。

自動測試執(zhí)行層包括自動測試主程序和電壓監(jiān)測儀通信程序。

電壓監(jiān)測儀控制程序?qū)蛹措妷罕O(jiān)測儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源控制程序，開放標(biāo)準(zhǔn)軟件控制接口供自動測試執(zhí)行層調(diào)用。

3.3 整體測試流程及項目

首先選定檢測方案，然后可以手動或自動錄入檢測參數(shù)定值，根據(jù)被檢電壓監(jiān)測儀進行通信參數(shù)的設(shè)置。所有參數(shù)設(shè)置完成后，系統(tǒng)即可開始進行自動測試。

電壓監(jiān)測儀自動測試系統(tǒng)能夠完成電壓監(jiān)測儀的基本測量誤差試驗、整定電壓值誤差試驗、綜合測量誤差試驗、時鐘準(zhǔn)確度測試及影響量（電壓、頻率、諧波）測試試驗[5]。

3.4 注意事項

系統(tǒng)針對多裝置一次性檢定而開發(fā)，具有很強的擴展性。系統(tǒng)擴展只需增加相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)擴展模塊。系統(tǒng)在使用中應(yīng)注意以下幾點：

每次操作前，系統(tǒng)都會提醒用戶核對電壓等級，用戶應(yīng)認(rèn)真核對所選電壓等級是否一致，以免造成不必要的設(shè)備損壞。

網(wǎng)絡(luò)模塊IP地址的配置應(yīng)避免重復(fù)。

在程序設(shè)計時，每次電壓調(diào)整后應(yīng)有2～3s的穩(wěn)定時間。