行波保护测试装置输出同步性的测试系统和测试方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护测试技术领域，具体而言，涉及一种行波保护测试装置输出同步性的测试系统和行波保护测试装置输出同步性的测试方法。

背景技术

近年来，我国电力系统的发展十分迅速，电网结构日益复杂，对系统安全稳定运行的要求不断提高，传统基于工频故障信息的继电保护和故障定位技术的上述弊端逐渐显现出来。而故障后的暂态行波中含有大量的故障特征信息，如故障相别、故障位置以及故障时间等。因此在如今的电力系统继电保护领域中，基于高频暂态行波信息的继电保护和故障定位技术已成为一个广受关注的热门研究方向。随着行波保护理论和技术的发展，越来越多行波原理继电保护和故障定位装置被研发与使用。

由于继电保护和故障定位装置在电力系统中发挥着至关重要的作用，为了保证其稳定可靠地工作，在投入电力系统运行前需进行全方位的测试。行波保护测试装置也因此应运而生。该装置由暂态信号发生器、行波大电流功率放大器和行波高电压功率放大器三部分组成。暂态信号发生器可将故障数据(电力系统的现场录波数据或电力系统仿真软件所计算生成的数据)不失真地转换成模拟电压小信号，并输出至电压、电流功率放大器，起到“故障行波信号源”的作用。

由于实际的电力系统二次侧的电压、电流信号是同步信号，这就要求暂态行波保护测试仪的各路输出具有高度的同步性，即各路信号不但应在暂态信号发生器的输出端同步，还应在功率放大器的最终输出端同步。如果该同步性不能满足，则暂态行波保护测试仪非但不能正确测试校验行波保护和行波测距装置，反而会产生误导性的测试结果。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一个方面在于提出一种行波保护测试装置输出同步性的测试系统。

本发明的第二个方面在于提出一种行波保护测试装置输出同步性的测试方法。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种行波保护测试装置输出同步性的测试系统，包括：输入数据提供单元，输入数据提供单元与行波保护测试装置电连接，用于提供预设输入信号至行波保护测试装置；输出数据获取单元，输出数据获取单元与行波保护测试装置电连接，用于获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据；比较单元，用于比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性。

本发明提供的行波保护测试装置输出同步性的测试系统，由输入数据提供单元为行波保护测试装置提供测试其同步性需要的测试数据，测试数据可以是电力系统的现场录波数据，也可以是电力系统仿真软件所计算生成的数据，输出数据获取单元获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据，可以对行波保护测试装置同一电气参数的两个或多个输出通道进行同步性测试，也可以对行波保护测试装置同一电气参数的所有输出通道的同步性进行测试，比较单元对多个输出通道输出的电气参数数据进行比较，计算并记录误差，两者数据完全相同或是误差在一定阈值内，则判定被测试的行波保护测试装置输出同步性较高，符合标准，保证了使用该行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验结果的准确性，若误差超出设定阈值，则判定该行波保护测试装置输出同步性较低，避免了使用同步性不高的行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验产生不可信的结果。

在上述技术方案中，优选地，多次输入不同测试数据，并进行多次测量比较，求取被测试的行波保护测试装置输出同步性的平均情况，提高了对行波保护测试装置输出同步性测试结果的准确性。

根据本发明的上述行波保护测试装置输出同步性的测试系统，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，优选地，输入数据提供单元包括行波仿真单元；行波仿真单元，用于模拟电力系统运行，生成预设仿真行波数据，并将预设仿真行波数据输入至行波保护测试装置。

在该技术方案中，输入数据提供单元包括行波仿真单元，提供给行波保护测试装置的预设输入的测试数据是模拟电力系统运行仿真得到的，制作标准测试行波数据，标准测试数据可以是多组不同幅值和不同频率下的测试数据。标准测试行波数据包括两种，一种是正弦电压和电流的测试数据，实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，另一种是包含暂态过程的行波数据，实现了暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。如此，实现不同输出状态下对行波保护测试装置输出同步性的测试，保证了测试的全面性。

在上述任一技术方案中，优选地，输出数据获取单元包括：行波波形记录单元，用于记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波波形数据；行波幅值记录单元，用于记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波幅值数据。

在该技术方案中，输出数据获取单元包括：行波波形记录单元、行波幅值记录单元，分别对输出的行波数据进行波形、幅值的记录获取，一方面，为比较单元比较过程提供比较对象，另一方面，也对行波保护测试装置输出参数进行监控，在输出发生异常时及时获知。

在上述任一技术方案中，优选地，比较单元包括：第一比较单元，用于根据多个输出通道输出的行波波形的重合度确定同步性；第二比较单元，用于根据多个输出通道输出的行波波形的时间差确定同步性。

在该技术方案中，比较单元包括第一比较单元、第二比较单元，分别对预设输入行波数据和行波保护测试装置输出的行波数据的波形、幅值进行比较，可以既对多个通道的波形进行比较，也对多个通道的幅值进行比较，还可以只对波形或幅值中一种进行比较，实际选择何种比较方式可以根据情况进行选择，满足了对行波保护测试装置输出同步性不同情况、不同要求的测试。

在上述任一技术方案中，优选地，行波保护测试装置输出同步性的测试系统还包括：输出保护单元，用于调节电气参数数据的幅值；电气参数包括：电压和/或电流；预设输入信号包括：预设暂态行波数据和/或预设稳态行波数据；输出通道包括：行波保护测试装置中暂态信号发生装置的输出通道或行波保护测试装置中功率放大装置的输出通道。

在该技术方案中，测试系统还包括输出保护单元，对获取的电气参数幅值进行调节，可以得到不同幅值的电气输出参数，还具有限制输出的电气参数幅值不超过输出数据获取单元的最大测量阈值；输出的电气参数可以是电压，可以是电流，即能够对不同电气参数的输出同步性进行测量；通过稳态行波数据实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，通过暂态行波数据实现暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。获取的输出参数可以是暂态信号发生装置的输出的参数，实现对暂态信号发生装置的输出同步性进行测量，获取的输出参数也可以是暂态信号发生装置的输出参数经过功率放大装置放大后的输出参数，实现对行波保护测试装置的分级测试。

根据本发明的第二个方面，提出了一种行波保护测试装置输出同步性的测试方法，包括：提供预设输入信号至行波保护测试装置；获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据；比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性。

本发明提供的行波保护测试装置输出同步性的测试方法，为行波保护测试装置提供测试其同步性需要的测试数据，测试数据可以是电力系统的现场录波数据，也可以是电力系统仿真软件所计算生成的数据，获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据，可以对行波保护测试装置同一电气参数的两个或多个输出通道进行同步性测试，也可以对行波保护测试装置同一电气参数的所有输出通道的同步性进行测试，对多个输出通道输出的电气参数数据进行比较，计算并记录误差，两者数据完全相同或是误差在一定阈值内，则判定被测试的行波保护测试装置输出同步性较高，符合标准，保证了使用该行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验结果的准确性，若误差超出设定阈值，则判定该行波保护测试装置输出同步性较低，避免了使用同步性不高的行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验产生不可信的结果。

在上述技术方案中，优选地，多次输入不同测试数据，并进行多次测量比较，求取被测试的行波保护测试装置输出同步性的平均情况，提高了对行波保护测试装置输出同步性测试结果的准确性。

根据本发明的上述行波保护测试装置输出同步性的测试方法，还可以具有以下技术特征：

在上述技术方案中，优选地，提供预设输入信号至行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道的步骤，具体包括：模拟电力系统运行，生成预设仿真行波数据，并将预设仿真行波数据输入至行波保护测试装置。

在该技术方案中，提供给行波保护测试装置的预设输入的测试数据是模拟电力系统运行仿真得到的，制作标准测试行波数据，标准测试数据可以是多组不同幅值和不同频率下的测试数据。标准测试行波数据包括两种，一种是正弦电压和电流的测试数据，实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，另一种是包含暂态过程的行波数据，实现了暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。如此，实现不同输出状态下对行波保护测试装置输出同步性的测试，保证了测试的全面性。

在上述任一技术方案中，优选地，获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据的步骤，具体包括：记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波波形数据；记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波幅值数据。

在该技术方案中，对输出的行波数据进行波形、幅值的记录获取，一方面，为比较单元比较过程提供比较对象，另一方面，也对行波保护测试装置输出参数进行监控，在输出发生异常时及时获知。

在上述任一技术方案中，优选地，比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性的步骤，具体包括：根据多个输出通道输出的行波波形的重合度和时间差确定同步性。

在该技术方案中，对预设输入行波数据和行波保护测试装置输出的行波数据的波形、幅值进行比较，可以既对多个通道的波形进行比较，也对多个通道的幅值进行比较，还可以只对波形或幅值中一种进行比较，实际选择何种比较方式可以根据情况进行选择，满足了对行波保护测试装置输出同步性不同情况、不同要求的测试。

在上述任一技术方案中，优选地，在获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据之前，还包括：调节输出的电气参数数据的幅值；电气参数包括：电压和/或电流；预设输入信号包括：预设暂态行波数据和/或预设稳态行波数据；输出通道包括：行波保护测试装置中暂态信号发生装置的输出通道或行波保护测试装置中功率放大装置的输出通道。

在该技术方案中，对获取的电气参数幅值进行调节，可以得到不同幅值的电气输出参数，还具有限制输出的电气参数幅值不超过输出数据获取单元的最大测量阈值；输出的电气参数可以是电压，可以是电流，即能够对不同电气参数的输出同步性进行测量；通过稳态行波数据实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，通过暂态行波数据实现暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。获取的输出参数可以是暂态信号发生装置的输出的参数，实现对暂态信号发生装置的输出同步性进行测量，获取的输出参数也可以是暂态信号发生装置的输出参数经过功率放大装置放大后的输出参数，实现对行波保护测试装置的分级测试。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试系统的示意框图；

图2示出了本发明的一个具体实施例的行波仿真单元的模型示意图；

图3示出了本发明的一个具体实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试系统的示意图；

图4示出了本发明的一个具体实施例的暂态行波保护测试仪第一通道输出录波数据的示意图；

图5示出了本发明的一个具体实施例的暂态行波保护测试仪第二通道输出录波数据的示意图；

图6示出了本发明的一个实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试方法的流程示意图。

附图标记：

其中，图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

22行波测距装置，24电流互感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的调节。

本发明第一方面的实施例，提出一种行波保护测试装置输出同步性的测试系统100，图1示出了本发明的一个实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试系统100的示意框图。如图1所示，行波保护测试装置输出同步性的测试系统100包括：输入数据提供单元12、输出数据获取单元14和比较单元16。其中，输入数据提供单元12与行波保护测试装置电连接，用于提供预设输入信号至行波保护测试装置；输出数据获取单元14与行波保护测试装置电连接，用于获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据；比较单元16用于比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性。

本发明提供的行波保护测试装置输出同步性的测试系统100，由输入数据提供单元12为行波保护测试装置提供测试其同步性需要的测试数据，测试数据可以是电力系统的现场录波数据，也可以是电力系统仿真软件所计算生成的数据，输出数据获取单元14获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据，可以对行波保护测试装置同一电气参数的两个或多个输出通道进行同步性测试，也可以对行波保护测试装置同一电气参数的所有输出通道的同步性进行测试，比较单元16对多个输出通道输出的电气参数数据进行比较，计算并记录误差，两者数据完全相同或是误差在一定阈值内，则判定被测试的行波保护测试装置输出同步性较高，符合标准，保证了使用该行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验结果的准确性，若误差超出设定阈值，则判定该行波保护测试装置输出同步性较低，避免了使用同步性不高的行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验产生不可信的结果。

在上述实施例中，优选地，多次输入不同测试数据，并进行多次测量比较，求取被测试的行波保护测试装置输出同步性的平均情况，提高了对行波保护测试装置输出同步性测试结果的准确性。

在上述实施例中，优选地，输入数据提供单元12包括行波仿真单元；行波仿真单元，用于模拟电力系统运行，生成预设仿真行波数据，并将预设仿真行波数据输入至行波保护测试装置。

在该实施例中，输入数据提供单元12包括行波仿真单元，如图2所示的一个具体实施例的行波仿真单元的模型示意图，该模型是在电磁暂态仿真平台(emtp)中搭建的电力系统模型。该模型包括：电流互感器24，其中，双端行波测距装置22架设在母线m和n两端，输电线路总长l为400km，三相金属接地性故障f在距m端100km处发生；提供给行波保护测试装置的预设输入的测试数据是模拟电力系统运行仿真得到的，制作标准测试行波数据，标准测试数据可以是多组不同幅值和不同频率下的测试数据。标准测试行波数据包括两种，一种是正弦电压和电流的测试数据，实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，另一种是包含暂态过程的行波数据，实现了暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。如此，实现不同输出状态下对行波保护测试装置输出同步性的测试，保证了测试的全面性。

在上述任一实施例中，优选地，输出数据获取单元14包括：行波波形记录单元，用于记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波波形数据；行波幅值记录单元，用于记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波幅值数据。

在该实施例中，输出数据获取单元14包括：行波波形记录单元、行波幅值记录单元，分别对输出的行波数据进行波形、幅值的记录获取，一方面，为比较单元比较过程提供比较对象，另一方面，也对行波保护测试装置输出参数进行监控，在输出发生异常时及时获知。

在上述任一实施例中，优选地，比较单元16包括：第一比较单元，用于根据多个输出通道输出的行波波形的重合度确定同步性；第二比较单元，用于根据多个输出通道输出的行波波形的时间差确定同步性。

在该实施例中，比较单元16包括第一比较单元、第二比较单元，分别对预设输入行波数据和行波保护测试装置输出的行波数据的波形、幅值进行比较，可以既对多个通道的波形进行比较，也对多个通道的幅值进行比较，还可以只对波形或幅值中一种进行比较，实际选择何种比较方式可以根据情况进行选择，满足了对行波保护测试装置输出同步性不同情况、不同要求的测试。

在上述任一实施例中，优选地，行波保护测试装置输出同步性的测试系统100还包括：输出保护单元，用于调节电气参数数据的幅值；电气参数包括：电压和/或电流；预设输入信号包括：预设暂态行波数据和/或预设稳态行波数据；输出通道包括：行波保护测试装置中暂态信号发生装置的输出通道或行波保护测试装置中功率放大装置的输出通道。

在该实施例中，行波保护测试装置输出同步性的测试系统100还包括输出保护单元，对获取的电气参数幅值进行调节，可以得到不同幅值的电气输出参数，还具有限制输出的电气参数幅值不超过输出数据获取单元的最大测量阈值；输出的电气参数可以是电压，可以是电流，即能够对不同电气参数的输出同步性进行测量；通过稳态行波数据实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，通过暂态行波数据实现暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。获取的输出参数可以是暂态信号发生装置的输出的参数，实现对暂态信号发生装置的输出同步性进行测量，获取的输出参数也可以是暂态信号发生装置的输出参数经过功率放大装置放大后的输出参数，实现对行波保护测试装置的分级测试。

图3示出了本发明的一个具体实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试系统的示意图。图3的行波保护测试装置输出同步性的测试系统的工作过程为：首先，由图2中所示的模型得到相应的三相接地故障仿真数据，并可依此制作数据输入暂态行波保护测试仪300。如果暂态行波保护测试仪300的同步性达到100％，暂态行波保护测试仪300的四路电压和四路电流输出将是一模一样的波形，各路波形应完全重合。波形记录仪302同时记录下各路输出波形，并通过观察重合度和测量时间差的方式检验暂态行波保护测试仪300输出的同步性。图4和图5分别为同一输入数据下的不同输出通道的录波数据，从波形以及时间轴对比可以看出，两者具有高度的同步性。

图3中的行波保护测试装置输出同步性的测试系统具有如下优点：1)可同时对电压、电流输出通道的各路电气量进行同步性测试；2)可分别对电压或电流输出通道的各路电气量进行同步性测试；3)可分级进行同步性测试，即既可对暂态信号发生器进行，也可加上功率放大器进行测试；4)可同时对暂态保护测试仪的稳态输出和暂态输出进行同步性测试。

本发明第二方面的实施例，提出一种行波保护测试装置输出同步性的测试方法。图6示出了本发明的一个实施例的行波保护测试装置输出同步性的测试方法的流程示意图：

步骤602，提供预设输入信号至行波保护测试装置；

步骤604，获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据；

步骤606，比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性。

本发明提供的行波保护测试装置输出同步性的测试方法，为行波保护测试装置提供测试其同步性需要的测试数据，测试数据可以是电力系统的现场录波数据，也可以是电力系统仿真软件所计算生成的数据，获取行波保护测试装置同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据，可以对行波保护测试装置同一电气参数的两个或多个输出通道进行同步性测试，也可以对行波保护测试装置同一电气参数的所有输出通道的同步性进行测试，对多个输出通道输出的电气参数数据进行比较，计算并记录误差，两者数据完全相同或是误差在一定阈值内，则判定被测试的行波保护测试装置输出同步性较高，符合标准，保证了使用该行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验结果的准确性，若误差超出设定阈值，则判定该行波保护测试装置输出同步性较低，避免了使用同步性不高的行波保护测试装置对行波保护和测距装置的测试校验产生不可信的结果。

在上述实施例中，优选地，多次输入不同测试数据，并进行多次测量比较，求取被测试的行波保护测试装置输出同步性的平均情况，提高了对行波保护测试装置输出同步性测试结果的准确性。

在上述实施例中，优选地，步骤602提供预设输入信号至行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道具体包括：模拟电力系统运行，生成预设仿真行波数据，并将预设仿真行波数据输入至行波保护测试装置。

在该实施例中，提供给行波保护测试装置的预设输入的测试数据是模拟电力系统运行仿真得到的，制作标准测试行波数据，标准测试数据可以是多组不同幅值和不同频率下的测试数据。标准测试行波数据包括两种，一种是正弦电压和电流的测试数据，实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，另一种是包含暂态过程的行波数据，实现了暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。如此，实现不同输出状态下对行波保护测试装置输出同步性的测试，保证了测试的全面性。

在上述任一实施例中，优选地，步骤604获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据具体包括：记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波波形数据；记录仿真行波数据经过行波保护测试装置转换后输出的行波幅值数据。

在该实施例中，对输出的行波数据进行波形、幅值的记录获取，一方面，为比较单元比较过程提供比较对象，另一方面，也对行波保护测试装置输出参数进行监控，在输出发生异常时及时获知。

在上述任一实施例中，优选地，步骤606比较多个输出通道输出的电气参数数据，以确定其同步性具体包括：根据多个输出通道输出的行波波形的重合度和时间差确定同步性。

在该实施例中，对预设输入行波数据和行波保护测试装置输出的行波数据的波形、幅值进行比较，可以既对多个通道的波形进行比较，也对多个通道的幅值进行比较，还可以只对波形或幅值中一种进行比较，实际选择何种比较方式可以根据情况进行选择，满足了对行波保护测试装置输出同步性不同情况、不同要求的测试。

在上述任一实施例中，优选地，在步骤606获取行波保护测试装置的同一电气参数输出通道中多个输出通道输出的电气参数数据之前，还包括：调节输出的电气参数数据的幅值；电气参数包括：电压和/或电流；预设输入信号包括：预设暂态行波数据和/或预设稳态行波数据；输出通道包括：行波保护测试装置中暂态信号发生装置的输出通道或行波保护测试装置中功率放大装置的输出通道。

在该实施例中，对获取的电气参数幅值进行调节，可以得到不同幅值的电气输出参数，还具有限制输出的电气参数幅值不超过输出数据获取单元的最大测量阈值；输出的电气参数可以是电压，可以是电流，即能够对不同电气参数的输出同步性进行测量；通过稳态行波数据实现正弦稳态输出下对行波保护测试装置输出同步性的测试，通过暂态行波数据实现暂态输出过程中对行波保护测试装置输出同步性的测试。获取的输出参数可以是暂态信号发生装置的输出的参数，实现对暂态信号发生装置的输出同步性进行测量，获取的输出参数也可以是暂态信号发生装置的输出参数经过功率放大装置放大后的输出参数，实现对行波保护测试装置的分级测试。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于调节本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。