[发明专利]一种用于标准电能质量监测装置的校准方法

权利要求书

1.一种用于标准电能质量监测装置的校准方法，其特征在于：包括电能质量功率标准源、标准电能质量监测装置、检测主机、交换机；所述电能质量功率标准源用于输出电能质量标准信号至标准电能质量监测装置；所述标准电能质量监测装置用于获取电能质量功率标准源输出的电能质量标准信号并计算相应的电能质量指标，并通过IEC61850规约将电能质量指标的计算结果上传至监测主机；所述检测主机用于控制电能质量功率标准源输出电能质量标准信号和计算标准电能质量监测装置对电能质量标准信号的电能质量指标计算的误差；所述电能质量功率标准源通过信号线与标准电能质量监测装置进行电气连接；所述标准电能质量监测装置与检测主机通过交换机连接；所述检测主机与电能质量功率标准源连接；

所述检测主机包括人机交互模块、数据获取模块、PTP授时模块、准确度计算模块、校准报告模块；所述人机交互模块用于设置参数、通信测试和图表显示；所述数据获取模块用于通过IEC61850规约从标准电能质量监测装置获取电能质量标准信号的电能质量指标计算结果；所述PTP授时模块用于检测标准电能质量监测装置是否具备PTP时间同步功能，并读取标准电能质量监测装置的实时时间；所述准确度计算模块用于计算标准电能质量监测装置获取对电能质量标准信号的电能质量指标的计算结果与电能质量标准信号的误差以及计算标准电能质量监测装置与检测主机的时间精度误差，从而判断标准电能质量监测装置对电能质量指标的测量、对时准确度是否合格；所述校准报告模块用于检测报告的生成、查看、编辑；

所述PTP授时模块采用IEEE1588精密时钟同步协议和SNTP简单网络时间协议对标准电能质量监测装置的PTP时间同步功能进行检测；所述IEEE1588精密时钟同步协议的同步建立时间小于10μs，所述SNTP简单网络时间协议的同步建立时间小于10ms；

校准方法包括以下步骤：

(1)检测准备：通过信号线将电能质量功率标准源与标准电能质量监测装置进行电气连接，将标准电能质量监测装置与检测主机通过交换机连接，检测主机与电能质量功率标准源连接；

(2)检测环境完整性测试：测试电能质量功率标准源、标准电能质量监测装置、网络交换机、检测主机的通电是否正常；测试标准电能质量监测装置与检测主机的通信是否正常；测试检测主机的各个功能模块是否工作正常；

(3)网络授时：通过检测主机的PTP授时模块完成对标准电能质量监测装置的同步授时工作，使得检测主机与标准电能质量监测装置保持时间同步，同时显示标准电能质量监测装置与检测主机的时间误差；具体步骤如下：

1)以检测主机的PTP授时模块的时钟为主时钟，以标准电能质量监测装置的时钟为从时钟；

2)调谐：主时钟根据发送周期周期性地发送报文，以某一帧报文为起点报文，设其发出时间为T_M0，接收时间为T_S0，发出时间T_M0由主时钟提供并经过链路延迟补偿，接收时间T_S0由从时钟提供，间隔若干个发送周期后，当前发送的报文的发出时间为T_Mi，接收时间为T_Si，i是当前发送的报文与起点报文的发送周期间隔数，其中i0，以主时钟频率与从时钟频率的比值，对从时钟的时间变化率进行调整，主时钟频率与从时钟频率的比值即(T_Mi-T_M0)/(T_Si-T_S0)；

3)计算时间延迟T_delay和时间偏移T_offset：

①在T₁时刻发送同步报文，在此时刻由从时钟记录下同步报文到达时刻T₂，此时从时钟端只有时间戳T₂；

②再由紧随同步报文发送的跟随报文携带同步报文发送时刻T₁至从时钟端，此时从时钟端具有时间戳T₁和T₂；

③接着由从时钟向主时钟发送延迟请求报文，并在从时钟端记录下延迟请求报文发出时刻T₃，此时从时钟端具有时间戳T₁、T₂和T₃；

④最后由主时钟端将延迟请求报文到达主时钟的时间T₄记录下来，由延迟响应报文携带延迟请求报文到达时刻T₄向从时钟发送，并由从时钟记录时间T₄，此时从时钟端具有时间戳T₁、T₂、T₃和T₄；

⑤由此整个时间同步过程基本完成，然而T₁和T₄时刻是以主时钟的时间信息为衡量标准的，而T₂和T₃时刻是以从时钟的时间信息为衡量标准的，如果统一采用主时钟的标准进行衡量，则T₂和T₃在时间上相对于T₁和T₄存在时间延迟T_delay和时间偏移T_offset，计算表达式为

T₂-T_offset-T_delay＝T₁；

T₃-T_offset+T_delay＝T₄；

将两式整理有

4)根据时间延迟T_delay和时间偏移T_offset调整从时钟，使得从时钟与主时钟同步；

(4)准确度计算：检测主机控制电能质量功率标准源输出电能质量标准信号，标准电能质量监测装置采集电能质量标准信号并计算其相应的电能质量指标，准确度计算模块计算标准电能质量监测装置对每一项电能质量指标的测量误差，并通过误差计算结果判断标准电能质量监测装置的测量准确度是否合格；

(5)生成检测报告：校准报告模块生成并输出检测报告。