順序記錄（SOE）測試儀校準方法探討

摘要：順序記錄（SOE）測試儀用于電廠事件順序記錄系統的記錄時間順序及時間分辨力的測試，其所需計量的參數本質是時間間隔。本文介紹一種完整可行的SOE測試儀計量校準方法，以確保SOE測試儀量值溯源的準確、可靠。

關鍵詞：SOE測試儀；時間間隔；校準

中圖分類號：TQ573+.69文獻標志碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.076

0引言

順序記錄（Sequence of Event，SOE）用于記錄電廠事故發生前后各主輔機的運行狀態，其性能直接影響機組和重要輔機事故狀態分析的及時性和準確性。SOE測試儀是一種用于測試SOE記錄準確性及時間分辨能力的儀器設備，其具體測試過程為：測試儀按設定順序產生一組標準的開關動作閉合信號（具有準確的排列順序和時間間隔）觸發被測試的SOE，然后通過比較SOE的觸發記錄與測試儀的標準信號在排序和時間間隔上的偏差，以達到檢驗SOE記錄是否準確及其時間分辨能力是否符合要求的目的。

從上述描述可知，測試儀所需計量溯源的參數本質是開關量相繼動作的時間間隔，但現階段我國并沒有發布與SOE測試儀計量相關的國家檢定規程或校準規范。

1SOE測試儀技術指標

按照DL/T 659—2016《火力發電廠分散性控制系統驗收測試規程》要求，SOE測試儀的分辨力不應超過1 ms，當信號時間間隔為1 ms時，其最大允許誤差的絕對值不超過10μs。另外，依據測量儀器準確度是被測對象準確度1/3～1/10的原則，目前在用的SOE測試儀技術指標中的最大允許誤差為±3μs（時間間隔≤1 ms），±0.1%（時間間隔>1 ms）。相應的，用于校準SOE測試儀標準器的最大允許誤差應優于1×10-4，且測量范圍應能覆蓋測試儀的輸出范圍。

2SOE測試儀校準原理

SOE測試儀輸出端為無源模擬開關接點，輸出量為順序或逆序延時觸發的動作信號組，這說明其工作原理與JJG 601—2022《時間檢定儀》檢定規程中規定“電秒表檢定儀兩路空接點按一定時間間隔相繼動作”的原理類似，不同之處在于測試儀往往是多路開關組（16路～1024路）相繼動作。

時間間隔參數可采用時間間隔測量儀或數字示波器進行計量，但由于開關動作信號為無源，無法直接通過時間間隔測量儀、數字示波器測出啟動和停止信號。此時若在被校SOE測試儀的開關回路中接入直流電壓源和限流電阻，將開關組相繼動作閉合過程轉化為電平依次輸出的形式，便可通過時間間隔測量儀或數字示波器對相鄰兩路電平產生的時間差進行測量，從而實現SOE測試儀時間間隔參數的校準。校準時開關動作信號轉換為瞬變電平信號的原理圖如圖1所示。

3校準條件及所用標準器設備

由于SOE測試儀校準參數為時間間隔，屬于時間頻率類計量器具，內置石英晶體振蕩器，校準時的實驗室環境條件可參照相應的校準規范，即環境溫度為15～30℃，校準過程中環境溫度變化不超過±2℃，相對濕度≤80%。

校準所用標準器為時間間隔測量儀，測量范圍為100μs～10 s，最大允許誤差為±1×10-5。

數字示波器的時基范圍為1 ns/div～5 s/div，最大允許誤差為±1×10-5。

4SOE測試儀校準方法

基于將動作開關信號轉換為電平脈沖信號的原理，測試儀的校準接線如圖2所示。其中直流穩壓源輸出設置為5 V或不超過時間間隔測量儀、數字示波器的電壓量程上限的電壓值；限流電阻R1、R2選擇合適阻值，以確保回路電流不超過開關接點所能承受的最大電流值。

4.1時間間隔測量儀校準法

將時間間隔測量儀的測量通道CH1和CH2分別與被校測試儀輸出通道CH1、CH2對應連接的限流電阻R1、R2并聯，設置時間間隔測量儀的功能為“時間間隔測量1-2”，即通道1接收啟動條件信號，通道2接收停止條件信號。調整啟動和停止通道的觸發電平為最大輸入電平的中間值，并根據實際情況適當調整以獲得穩定的時間間隔測量值。啟動和停止通道的觸發斜率均設置為“+”。校準點選取一般依據最小值為第一個校準點，其余各點按10倍程遞增，最后一個校準點為最大輸出值的原則，也可根據用戶實際需要進行選點。被校測試儀設置為“順序觸發”，根據校準點設置被校測試儀的觸發時間間隔值，測量第一個輸出接口中相鄰兩個通道（1-2、2-3、…、i-i+1）的時間間隔。在測試儀的第2、3、…、j個輸出接口，依次重復選點步驟并啟動測量，最終得到測試儀觸發時間間隔的校準結果。

4.2數字示波器校準法

將數字示波器的測量通道CH1和CH2分別與被校測試儀輸出通道CH1、CH2對應連接的限流電阻R1、R2并聯。數字示波器兩個通道設置為1 MΩ、DC耦合、零偏置，垂直偏轉系數選擇2 V/div或能夠測得直流電壓源所輸出電壓值的擋位，水平偏轉系數選擇1 s/div。校準點選取參照時間間隔測量儀校準法，被校測試儀設置為“順序觸發”，根據校準點設置被校測試儀的觸發時間間隔值，先按下數字示波器單次觸發按鍵，再啟動被校測試儀輸出。通過數字示波器的單次觸發功能捕獲測試儀兩個開關通道的電平波形后，將波形陡變位置盡量移動到示波器屏幕中間并將波形展開放大到合適大小，選擇垂直光標功能，將光標A、B分別移動到CH1、CH2波形陡變點或波形幅值50%處或其他易于標定的點，前提是A、B光標所標定位置必須確保一致。例如，光標A標定點為CH1波形的陡變起點，則光標B標定點則必須為CH2波形的陡變起點。此時A、B光標的時間差即為被校測試儀通道CH1與CH2之間的觸發時間間隔值。按上述步驟繼續測量第一個輸出接口中其他相鄰兩個通道（2-3、…、i-i+1）的時間間隔。在測試儀的第2、3、…、j個輸出接口，依次重復上述操作步驟，最終得到測試儀觸發時間間隔的校準結果。

5校準方法的比較及結果驗證

本次校準所用的時間間隔測量儀和數字示波器的時間最大允許誤差皆為±1×10-5。以被校測試儀設置的1 ms（最大允許誤差：±3μs）校準點為例，各測量10次，其結果數據如表1所示。

從實際操作步驟看，時間間隔測量儀校準法相對簡單，效率較高，測量讀數直觀。時間間隔測量儀兩個測量通道的設置只進行一次，然后依次更換連接被校SOE測試儀的其余通道，重復選點測量即可。但需要注意的是，由于兩路脈沖電平的穩定性影響以及上升沿斜率的不完全一致，有可能導致時間間隔測量儀在標定啟動和停止位置時有偏離和波動。在實際校準過程中可通過適當調整時間間隔測量儀的觸發電平值、打開濾波器功能等操作減少上述因素對測量結果的影響。數字示波器校準法操作相對復雜，校準耗時長，每次測量都需要在示波器捕獲波形后，將波形陡變處移動至示波器屏幕大致中心位置并展開到合適大小，通過雙光標依次標定才能讀取兩個波形產生的先后時間間隔結果值，但校準時可通過觀測波形特性更為直觀地了解SOE測試儀的工作模式、開關狀態變化及是否存在干擾因素造成的波形畸變。

6結束語

本文借鑒JJG 601—2022《時間檢定儀》檢定規程中電秒表檢定儀的工作原理及接線方法，通過將動作開關信號轉換為瞬變電平信號的方式，采用時間間隔測量儀校準法和數字示波器校準法實現了SOE測試儀觸發時間間隔的校準。通過實際測量比較了兩種方法各自的優缺點，并驗證了校準方法的有效性，為將來開展SOE測試儀的校準工作提供了可行的校準方案。

參考文獻

[1]時間檢定儀：JJG 601—2022[S].

[2]電子測量儀器內石英晶體振蕩器校準規范：JJF 1984—2022[S].

[3]火力發電廠分散性控制系統驗收測試規程：DL/T 659—2016[S].

作者簡介

鄧家成，男，1987年出生，工程師，學士，研究方向為時間頻率計量。

（編輯：李加鵬，收稿日期：2024-05-10）