電壓監測儀自動測試系統在電網中應用的重要性分析

南方電網曲靖供電局 王莆 楊子力 尹定座 張崔金 周繼宏

0 引言

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

電壓質量是電能質量的重要技術指標，對電網穩定及電力設備安全運行有重要作用。電壓合格率作為電網安全、穩定運行評價的重要考核指標，是電能質量優劣的直接體現，而電壓監測儀則是完成電壓合格率統計的重要工具。電壓監測裝置項目集中在精度校驗，現有電壓監測裝置僅限于單機檢測，無法實現多臺裝置同時檢定和批量檢驗。

根據目前現場情況，電網中被安裝了大量的電壓監測儀，如此數量龐大的電壓監測儀日常校驗也成為現場檢修人員工作的一項難題，但是現有的電壓監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能完成對多臺電壓監測儀進行批量測試的閉環測試系統，從而極大提高儀器測試的工作效率。

1 傳統校驗方法的缺陷

傳統檢驗方法主要采購專用的電壓監測儀校驗裝置，由內嵌式工控機、觸摸屏、標準交流電源發生器及時鐘脈沖檢測電路構成[3]。該裝置只能完成單臺監測裝置校驗，且擴展能力弱，無法實現多臺設備同時檢驗，還有以下缺陷：

常規電壓校驗裝置輸出功率較小，每次只能校驗一臺監測儀；每次校驗結束后，數據需要通過存儲設備進行數據導出導入，增加了檢驗人員工作量；未能充分利用現有標準設備，需要額外送檢，設備利用率低；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。

針對傳統監測裝置存在的問題，新系統的開發充分考慮現有標準電壓源、標準數表以及計算機等設備資源重新利用，只是在現有設備資源基礎上，增加網絡交換機和相應數量的網絡轉換模塊即可實現多設備同時校驗，本文對電壓監測裝置自動檢定系統進行了研究分析。

2 檢定系統特點及原理

2.1 電壓監測儀自動檢定系統特點

系統通過網絡接口控制標準交流電壓源電壓輸出，讀取該標準電壓和監測裝置輸出電壓，從而實現電壓精度校驗。新系統特點如下：

設備臺賬管理。系統提供臺賬基礎數據管理，包括設備號、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。系統可根據臺賬信息和檢驗數據，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6臺設備同時檢定，檢定過程全自動化，檢驗結果數保存在系統數據庫中。

檢定數據管理，提供歷史數據查詢。

報表管理，檢定報告管理。

2.2 檢定系統的原理

檢定系統的基本原理是，PC上位機通過網線連接電壓監測儀檢定標準源，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測儀通信端口、通過電壓總線連接電壓監測儀的測量端口[4]。

電壓監測儀自動測試系統程序控制電壓監測儀檢定標準源輸出電壓信號到被測電壓監測儀，電壓監測儀根據測量到的信號值進行計算，同時自動測試系統軟件通過通信接口自動讀取被測電壓監測儀的監測數據，并與電壓監測儀檢定標準源的數據進行對比，自動進行誤差計算，自動生成規定格式的測試報告。

圖1 自動測試系統整體架構圖

3 自動測試系統實現

3.1 軟件系統整體功能設計

自動測試軟件的主要功能是實現控制電壓監測儀檢定標準源的輸出、讀取電壓監測儀的監測數據以及對結果數據的對比處理等功能，所以在整體架構上要滿足測試方案的錄入和編輯、測試過程的控制、測試結果的自動讀取和計算、測試報告的自動生成及測試數據的管理等功能。

3.2 軟件系統整體架構

電壓監測儀自動測試系統軟件安裝于測試終端（測試機或個人PC）內。在本自動測試系統的軟件架構上，采用模塊化和結構分層的設計思想，在層次結構上分為測試方案開發層、自動測試執行層和電壓監測儀控制程序層。

測試方案開發層包括測試方案開發程序，測試方案開發程序為電壓監測儀測試方案的二次開發系統，實現根據電壓監測儀的檢定規程和標準進行二次開發，編輯測試方案。

自動測試執行層包括自動測試主程序和電壓監測儀通信程序。

電壓監測儀控制程序層即電壓監測儀檢定標準源控制程序，開放標準軟件控制接口供自動測試執行層調用。

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定值，根據被檢電壓監測儀進行通信參數的設置。所有參數設置完成后，系統即可開始進行自動測試。

電壓監測儀自動測試系統能夠完成電壓監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

系統針對多裝置一次性檢定而開發，具有很強的擴展性。系統擴展只需增加相應的網絡擴展模塊。系統在使用中應注意以下幾點：

每次操作前，系統都會提醒用戶核對電壓等級，用戶應認真核對所選電壓等級是否一致，以免造成不必要的設備損壞。

網絡模塊IP地址的配置應避免重復。

在程序設計時，每次電壓調整后應有2～3s的穩定時間。