【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，尤其涉及一种基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统及方法。
技术介绍
1、随着新能源大规模并网、高压直流输电技术的广泛应用，电力电子设备在电电网中的应用日益广泛，其突出特征就是导致电网呈现电力电子化的发展趋势。大量电力电子设备的应用给电网注入了大量间谐波和高次谐波信号，相比现有基于工频信号进行测量的电网状态量已经无法满足电力电子化电网运行监测的需求。目前为止，应用于变电站内的所有设备包括测控装置、相量测量单元(pmu)等，关注的都是50hz工频测量信号。当系统中出现次／超同步振荡信号及宽频振荡振荡信号时，这些装置缺乏相应的监测功能，无法满足对谐波和间谐波信号进行有效测量的需求，因此有必要实现宽频测量。然而目前暂无对电力系统的整体性的宽频测量系统，现有技术方案只能对单装置测试，且测试项目不完全，也无法实现系统级的测试。
2、现有技术条件无法对电力系统宽频测量系统实现系统级联调，存在以下不足：
3、（1）测试时只能针对单台装置的测试，且测试项目不全，不能实现多台装置的联调，无法反应wams系统（广域测量系统）真实的运行情况。
4、（2）测试时间长。随着业务接入的增加，按照现有技术条件，所需要的测试时间加长。
技术实现思路
1、因此，针对现有技术存在的缺陷和不足，为了保证宽频测量装置的量测精度、监测功能和宽频测量系统监测数据在投运后能够满足宽频信号的量测指标需求，也为了wams系统安全稳定的运行，本专利技术提出一种多机同
2、本专利技术具体采用以下技术方案：
3、一种基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统：
4、包括多台带5g通讯功能的电力系统宽频测量装置测试仪和云服务器；其中，云服务器通过5g信号下发指令到各电力系统宽频测量装置测试仪，各所述电力系统宽频测量装置测试仪通过卫星进行对时，以在同一时刻进行同步触发。
5、所述电力系统宽频测量装置测试仪用于输出模拟量信号、开关量信号、同步相量信号，或扰动信号，用于模拟不同的工况进行对电力系统宽频测量系统的测试。
6、进一步地，所述电力系统宽频测量装置测试仪部署在安装有电力系统宽频测量装置的变电站或发电厂，所有测试仪同步触发，施加测试方案中的模拟量、开关量和扰动给到各电力系统宽频测量装置。
7、进一步地，各所述电力系统宽频测量装置测试仪的同步由多个fpga通讯形成统一的时钟同步环境实现：所有插件工作在统一的时钟源下，同时控制多种插件输出，以保证多个插件之间同步性一致，从而实现电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出。
8、进一步地，采用时钟晶振频率在线实时补偿方式保证各电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出：fpga对晶振频率进行计数，实时获取其当前计数值和晶振频率；并采用时钟反馈控制环路，实现时间节点间时钟同步。
9、进一步地，所述时钟反馈控制环路包括相连接的：卫星接收模块、频率测量模块、时差测量模块、滤波模块、控制模块和频率调整模块：
10、所述卫星接收模块用于经天线接收卫星1pps 时间同步信号并传输至频率测量模块；
11、所述频率测量模块采用测频法进行频率测量；以卫星 1pps 时间同步信号作为标准信号，经晶振输出25mhz再经 fpga 数字 pll倍频后的320mhz时钟作为被测信号；将测量值输出至滤波模块和时差测量模块；
12、所述时差测量模块采用卫星对时的方式获取晶振时差δt ；
13、计算晶振和主时间节点间相位误差为：
14、
15、式中，f0为系统标称频率；将获取的相位和晶振之间的误差θ作为时钟反馈控制的观测量；
16、所述滤波模块采用卡尔曼滤波对时钟状态进行滤波估计，将频率预测值传输至控制模块用以计算调整值输入频率调整模块以调整晶振的频率；
17、进一步地，所述滤波模块采用一阶 fll辅助的 pll 滤波器。
18、进一步地，所述频率调整模块包括dac 芯片和晶振，用以完成 dac 输出控制电压调整晶振的频率；
19、以及，基于以上系统的测试方法：
20、通过云边协同方式实现云服务器和多台电力系统宽频测量装置测试仪的数据交互：
21、将测试数据分为边缘端和云端两部分，其中边缘端完成单站的测试数据预处理，云端完成多站预处理数据的汇总融合；
22、云服务器通过5g通讯的方式和数据分发的方式对多台电力系统宽频测量装置测试仪进行数据发送。
23、以及，基于以上系统的同步方法：
24、首先，使用基于5g和卫星的高精度时间同步网络、空口授时技术和irig-b时间码对电力系统宽频测量装置测试仪进行高精度授时，以使得电力系统宽频测量装置测试仪获取utc绝对时间信息；
25、然后，电力系统宽频测量装置测试仪进行故障模拟量的输出，并将故障电流输出信息和utc绝对时间封装成同步数据报文。
26、进一步地，使用独立的5g切片网络进行同步数据报的传输，并通过采样点插值同步法，利用utc绝对时间信息进行数据同步处理，以保证输出数据的同步性。
27、相比于现有技术，本专利技术及其优选方案具有以下突出优势：
28、提供基于同步时钟同步触发的多机同步输出技术，以时钟信号的秒脉冲时钟为时间基准,通过fpga和高精度恒温晶振能够产生纳秒级计时脉冲。利用秒脉冲的对时实现多台测试仪的同步输出。
29、基于云边协同多机协同控制技术，通过云平台端的主站测试软件通过5g传输链路按照不同测试方案分发测试数据给到不同现场的电力系统宽频测量装置测试仪；多台电力系统宽频测量装置测试仪通过北斗的方式进行对时；现场电力系统宽频测量装置测试仪通过统一的时钟信号同步触发输出，从而实现对电力系统宽频测量系统进行测试。实现校验率可达100%，时间节约率达90%以上。
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1.一种基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：所述电力系统宽频测量装置测试仪部署在安装有电力系统宽频测量装置的变电站或发电厂，所有测试仪同步触发，施加测试方案中的模拟量、开关量和扰动给到各电力系统宽频测量装置。
3.根据权利要求1所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：各所述电力系统宽频测量装置测试仪的同步由多个FPGA通讯形成统一的时钟同步环境实现：所有插件工作在统一的时钟源下，同时控制多种插件输出，以保证多个插件之间同步性一致，从而实现电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出。
4.根据权利要求3所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：采用时钟晶振频率在线实时补偿方式保证各电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出：FPGA对晶振频率进行计数，实时获取其当前计数值和晶振频率；并采用时钟反馈控制环路，实现时间节点间时钟同步。
5.根据权利要求4所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统
6.根据权利要求5所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：所述滤波模块采用一阶 FLL辅助的 PLL 滤波器。
7.根据权利要求5所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：所述频率调整模块包括DAC 芯片和晶振，用以完成 DAC 输出控制电压调整晶振的频率。
8.根据权利要求1-7其中任一所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统的测试方法，其特征在于：
9.根据权利要求1-7其中任一所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统的同步方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统的同步方法，其特征在于：使用独立的5G切片网络进行同步数据报的传输，并通过采样点插值同步法，利用UTC绝对时间信息进行数据同步处理，以保证输出数据的同步性。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：所述电力系统宽频测量装置测试仪部署在安装有电力系统宽频测量装置的变电站或发电厂，所有测试仪同步触发，施加测试方案中的模拟量、开关量和扰动给到各电力系统宽频测量装置。
3.根据权利要求1所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：各所述电力系统宽频测量装置测试仪的同步由多个fpga通讯形成统一的时钟同步环境实现：所有插件工作在统一的时钟源下，同时控制多种插件输出，以保证多个插件之间同步性一致，从而实现电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出。
4.根据权利要求3所述的基于多机同控的电力系统宽频测量系统现场测试系统，其特征在于：采用时钟晶振频率在线实时补偿方式保证各电力系统宽频测量装置测试仪的同步输出：fpga对晶振频率进行计数，实时获取其当前计数值和晶振频率；并采用时钟反馈控制环路，实现时间节点间时钟同步。
5.根据权利要求4所述的基于多机同控的...
【专利技术属性】
技术研发人员：范桂有，邱建斌，陈月卿，陈建洪，陈志辉，张振兴，卓颖，吴毅翔，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：
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