变电站二次信号传输延时特性测试系统及方法

摘要

本发明公开了变电站二次信号传输延时特性测试系统及方法，涉及变电站测试技术领域。为了解决现有技术中，无法对变电站二次信号的传输进行实时监测，通常只能对二次信号的传输延时进行粗略的估算，无法提供精确的测量结果，限制了电力系统的稳定性和可靠性的问题；变电站二次信号传输延时特性测试系统，包括模拟量生成单元、信号传输单元、信号处理单元和延时特性测试单元；通过实时监测信号传输通道的传输安全性与传输效率，保证信号的完整新和准确性，有效测试和评估变电站二次信号传输的延时特性，直观的展示测试结果，提供了更准确、更高效的测试方法，为电力系统的稳定运行提供重要的技术支持，从而提高了电力系统的稳定性和可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及变电站测试技术领域，特别涉及变电站二次信号传输延时特性测试系统及方法。

背景技术

智能变电站是智能电网的重要组成部分和关键环节，采用先进的传感信息、通信、控制、人工智能等技术，建立全站所有信息采集、传输、分析、处理的数字化统一应用的平台，实现变电站的信息化、自动化、互动化。二次信号是变电站最为核心的内容，其性能将直接影响到智能变电站的可靠运行。现关于变电站二次信号传输延时特性测试，已有相关专利；比如公开号为CN103777104A的中国专利公开了一种数字化变电站二次信号传输系统延时特性测试装置及方法，可对数字化变电站二次信号传输系统延时特性进行测试。该专利通过幅值的大小标定周波位置，解决整周波延时对延时测试的干扰；采用自发生同步时钟信号，确保内部采样与信号回路采样的严格同步，保证所检测延时特性的精确性；采用窗口对比确定内部采样点与信号回路采样点的对应关系，对比计算相应采样点的时间差，得到延时特性信息，并能反应系统传输时间差抖动信息。

上述专利虽然可对数字化变电站二次信号传输系统延时特性进行测试，但仍存在以下问题：

现有技术中，无法对变电站二次信号的传输进行实时监测，通常只能对二次信号的传输延时进行粗略的估算，无法提供精确的测量结果，通常为了保证数据传输延时降低，无法实现电力系统的数据共享，导致数据无法及时共享与分析，也无法对大量的数据进行有效处理和分析，这限制了电力系统的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供变电站二次信号传输延时特性测试系统及方法，有效测试和评估变电站二次信号传输的延时特性，提供了更准确、更高效的测试方法，为电力系统的稳定运行提供重要的技术支持，从而提高了电力系统的稳定性和可靠性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

变电站二次信号传输延时特性测试系统，包括：模拟量生成单元,信号传输单元，信号处理单元，延时特性测试单元;

模拟量生成单元，用于获取实际电力系统的运行数据，基于所述运行数据产生模拟信号，并根据模拟的特征进行分类生成多个模拟量数据集；

信号传输单元，用于构建信号传输通道，基于所述信号传输通道将所述多个模拟量数据集进行安全传输，并实时监测模拟量数据集的传输安全性；

信号处理单元，用于接收从信号传输通道获取的多个模拟量，提取信号特征并进行相关计算，确定为变电站二次信号回路数据；

延时特性测试单元，用于将变电站二次信号回路数据进行参数分析，获取分析结果确定变电站二次信号传输延时特性，并对电力系统的运行数据进行可视化显示。

进一步的，模拟量生成单元，包括：

数据采集模块，用于实时获取实际电力系统的运行数据，包括电网中连续的工频正弦电流/电压信号，同时，将采集到的电流/电压信号进行转换得到对应的数字量；

模拟量分类模块，用于对所述对应的数字量进行模拟信号特征提取，确定每个数字量的模拟量类别，并基于模拟量类别将所述数字量对应电力系统的运行数据进行分类整合，生成该类别的模拟量数据集。

进一步的，数据采集模块，包括：

时间信息提取模块，用于提取单位时间的取值范围的上限时间值和下限时间值，其中，所述单位时间的取值范围为1min-3min；

第一数据量信息获取模块，用于确定第一单位时间为所述单位时间的取值范围的下限时间值，并获取连续50个第一单位时间中，每个第一单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量，作为第一数据量信息；

第二数据量信息获取模块，用于在连续50个第一单位时间结束之后，确定第二单位时间为所述单位时间的取值范围的上限时间值，并获取连续50个第二单位时间中，每个第二单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量，作为第二数据量信息；其中，所述第一单位时间与第二单位时间的采集的实际电力系统的运行数据的数据量按照采集时间顺序进行一一对应；即，第一个第一单位时间与第一个第二单位时间的采集的实际电力系统的运行数据的数据量对应，以此类推；

单位时间确定模块，用于利用第一数据量信息和第二数据量信息确定单位时间；其中，所述单位时间通过如下公式获取:

；

；

其中，T表示单位时间；T

数据量实时获取模块，用于在单位时间确定之后，实时获取每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量；

冗余数据量确定模块，用于根据所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量和传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据设置数据传输的最大允许冗余数据量；

数据清理模块，用于当传输信道中的传输冗余数据达到所述最大允许冗余数据量时进行传输信道的数据清理。

进一步的，冗余数据量确定模块，包括：

数据量信息提取模块，用于提取所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量；

最大传输数据提取模块，用于提取所述传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据；

第一参数因子设置模块，用于利用所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量设置第一参数因子；其中，所述第一参数因子通过如下公式获取：

；

其中，K

第二参数因子设置模块，用于利用所述传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据设置第二参数因子；其中，所述第二参数因子通过如下公式获取：

；

；

其中，K

最大允许冗余数据量获取模块，用于利用所述第一参数因子和第二参数因子设置数据传输的最大允许冗余数据量，其中，所述最大允许冗余数据量通过如下公式获取：

；

其中，C

进一步的，信号传输单元，包括：

传输通道构建模块，用于基于物联网获取接收端与发送端的通信链路标识，并基于所述通信链路标识构建信号传输通道；

传输通道监测模块，用于实时监测接收端与发送端的传输风险，同时，确定信号传输通道的网络传输效率；

安全传输模块，用于获取模拟量数据集的数据分布情况，基于数据分布情况对所述模拟量数据集进行安全防护。

进一步的，传输通道监测模块，具体为：

获取每个接收端的历史传输成功数据，解析所述历史传输成功数据确定其完整性和安全性，根据所述完整性和安全性评估出该接收端的安全性指数；

获取每个接收端的网络节点在传输数据时的流量变动情况，根据每所述流量变动情况评估出每个网络节点在信号传输通道的重要度；

基于所述网络节点在信号传输通道的重要度提取出关联通信节点，实时监控所述关联通信节点之间链路运行参数，并通过所述链路运行参数获取关联通信节点之间的链路运行质量；

基于所述链路运行质量获取对应的两个所述关联通信节点的单次最大汇集数据量，根据所述单次最大汇集数据量计算出信号传输通道当前的网络传输效率。

进一步的，信号传输单元，还用于建立电力系统间的共享机制，实现电力系统的运行数据的信息共享，具体为：

根据构建的信号传输通道确定电力系统间的信号缓存节点，基于信号缓存节点特征确定电力系统间的数据调取规则，生成二者之间的信号传输网络协议；

根据所述信号传输网络协议获取电力系统间的交互记录，并基于所述交互记录生成电力系统间的网格数据链，对所述网格数据链进行特征提取得到第一网格特征；

将所述第一网格特征进行梯度反转处理，获取第二网格特征，根据所述第二网格特征建立所述电力系统间的数据共享机制。

进一步的，信号处理单元，包括：

信号接收模块，用于从信号传输通道获取模拟量数据集，对所述模拟量数据集内的模拟量信号进行等时间间隔采集；

二次信号提取模块，用于确定每个所述模拟量信号对应的数字报文，所述数字报文中每帧采样值报文与同一时间断面的多路电流/电压采样值一一对应。

进一步的，延时特性测试单元，包括：

测试处理模块，用于基于时间序列将每个所述模拟量信号进行还原，并基于数字报文中的电流/电压采样值计算二次信号回路数据中各处电流/电压波形的相位差，基于所述相位差计算二次信号的传输延时；

延时特性确定模块，用于基于二次信号的传输延时获取对应多个周期的电流/电压波形的相位差，计算多个周期的二次信号的传输延时并分析，基于分析结果确定该处的二次信号的传输延时特性；

显示模块，用于实时显示处理后的数据和结果，显示电力系统的运行历史数据和趋势图；

校准控制模块，用于基于高精度标准仪器和设备对测试系统中的各个设备和组件进行定期自动维护与校准，其中，所述高精度标准仪器和设备与待维护与校准的各个设备和组件一一对应。

本发明提供另一种技术方案，变电站二次信号传输延时特性测试方法，基于如上所述的变电站二次信号传输延时特性测试系统，包括以下步骤：

步骤一：通过数据采集装置实时采集电力系统的运行数据，并在接收到模拟信号时，精确地记录下接收到的时间，将其作为二次信号传输延时特性的比对标准；

步骤二：对接收到的数据进行处理与计算，确定为变电站二次信号回路数据，比较变电站二次信号回路数据与各处电流/电压波形的相位差，并对其进行周期性分析，确定变电站二次信号传输延时特性；

步骤三：实时显示处理后的数据和结果，同时，显示变电站的历史数据和趋势图，用户通过操作界面选择显示内容，并通过操作界面控制显示数据的处理过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过将信号进行数字转换，基于模拟量模拟实际电力系统的运行状态，以便于后续的处理与判断，实时监测信号传输通道的传输安全性与传输效率，保证信号的完整性和准确性，同时，保证了信号传输通道的低延迟和可靠性，有效测试和评估变电站二次信号传输的延时特性，具备强大的数据处理和可视化能力，直观的展示测试结果，提供了更准确、更高效的测试方法，为电力系统的稳定运行提供重要的技术支持，从而提高了电力系统的稳定性和可靠性。

2.通过确定接收端的安全性指数可以有效地将风险终端和安全终端进行区分，提高了信号传输的安全性和稳定性，通过对链路的运行质量进行实时监控，计算信号传输通道当前的网络传输效率，避免了数据在传输过程中的丢失情况，提高了稳定性和数据传输效率，同时，保证数据传输和共享过程的稳定性和高效性，保证数据传输稳定运行同时还可以使得后续生成的数据共享机制更加适配二者，提高了共享机制的适配性和可行性。

附图说明

图1为本发明的变电站二次信号传输延时特性测试系统模块图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中，无法对变电站二次信号的传输进行实时监测，通常只能对二次信号的传输延时进行粗略的估算，无法提供精确的测量结果，限制了电力系统的稳定性和可靠性的技术问题，请参阅图1，本实施例提供以下技术方案：

变电站二次信号传输延时特性测试系统，包括：

模拟量生成单元，用于获取实际电力系统的运行数据，基于所述运行数据产生模拟信号，并根据模拟的特征进行分类生成多个模拟量数据集；

模拟量生成单元，包括：

数据采集模块，用于实时获取实际电力系统的运行数据，包括电网中连续的工频正弦电流/电压信号，同时，将采集到的电流/电压信号进行转换得到对应的数字量；

模拟量分类模块，用于对所述对应的数字量进行模拟信号特征提取，确定每个数字量的模拟量类别，并基于模拟量类别将所述数字量对应电力系统的运行数据进行分类整合，生成该类别的模拟量数据集；

具体的，通过接收来自传感器的原始信号并基于现有技术对原始信号进行适当的调整和修改，通常包括：信号放大、滤波等，以消除噪声、干扰和其他不良影响，以确保信号的质量和稳定性；

信号传输单元，用于构建信号传输通道，基于所述信号传输通道将所述多个模拟量数据集进行安全传输，并实时监测模拟量数据集的传输安全性；

具体的，数据采集模块，包括：

时间信息提取模块，用于提取单位时间的取值范围的上限时间值和下限时间值，其中，所述单位时间的取值范围为1min-3min；

第一数据量信息获取模块，用于确定第一单位时间为所述单位时间的取值范围的下限时间值，并获取连续50个第一单位时间中，每个第一单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量，作为第一数据量信息；

第二数据量信息获取模块，用于在连续50个第一单位时间结束之后，确定第二单位时间为所述单位时间的取值范围的上限时间值，并获取连续50个第二单位时间中，每个第二单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量，作为第二数据量信息；其中，所述第一单位时间与第二单位时间的采集的实际电力系统的运行数据的数据量按照采集时间顺序进行一一对应；即，第一个第一单位时间与第一个第二单位时间的采集的实际电力系统的运行数据的数据量对应，以此类推；

单位时间确定模块，用于利用第一数据量信息和第二数据量信息确定单位时间；其中，所述单位时间通过如下公式获取:

；

；

其中，T表示单位时间；T

数据量实时获取模块，用于在单位时间确定之后，实时获取每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量；

冗余数据量确定模块，用于根据所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量和传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据设置数据传输的最大允许冗余数据量；

数据清理模块，用于当传输信道中的传输冗余数据达到所述最大允许冗余数据量时进行传输信道的数据清理。

上述技术方案的技术效果为：动态单位时间确定：通过使用第一数据量信息和第二数据量信息，该模块能够动态确定单位时间，以适应电力系统运行数据的不同数据量情况。这有助于确保数据采集具有适应性和高效性。

实时数据采集和监测：数据量实时获取模块能够实时获取每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量。这有助于监测电力系统的实时运行情况。

冗余数据管理：冗余数据量确定模块根据数据量和传输信道指标来确定最大允许的冗余数据量。这有助于减少不必要的数据传输，提高数据传输效率。

数据清理机制：当传输信道中的冗余数据达到最大允许冗余数据量时，数据清理模块进行数据清理，以确保数据传输的质量和减少网络负担。

总体而言，本实施例的技术方案的技术效果包括了动态数据采集、实时监测、冗余数据管理和数据清理，有助于确保电力系统运行数据的高效采集和传输，提高了数据质量和数据传输效率。这对于电力系统监测和数据采集非常重要。

具体的，冗余数据量确定模块，包括：

数据量信息提取模块，用于提取所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量；

最大传输数据提取模块，用于提取所述传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据；

第一参数因子设置模块，用于利用所述每个单位时间采集的实际电力系统的运行数据的数据量设置第一参数因子；其中，所述第一参数因子通过如下公式获取：

；

其中，K

第二参数因子设置模块，用于利用所述传输信道指标对应的单位时间对应的最大传输数据设置第二参数因子；其中，所述第二参数因子通过如下公式获取：

；

；

；

其中，K

最大允许冗余数据量获取模块，用于利用所述第一参数因子和第二参数因子设置数据传输的最大允许冗余数据量，其中，所述最大允许冗余数据量通过如下公式获取：

；

其中，C

上述技术方案的技术效果为：动态冗余数据量管理：通过使用第一参数因子和第二参数因子，该模块可以动态调整最大允许冗余数据量，以适应不同的数据采集情况和传输信道指标。这有助于提高数据传输的效率和质量。

考虑传输通道性能：通过使用第二参数因子和最大传输数据，系统可以更好地考虑传输通道的性能，并根据其最大传输数据来调整冗余数据量。这有助于优化数据传输，以适应不同的网络条件。

数据传输质量控制：通过计算最大允许冗余数据量，系统可以控制数据传输的质量，确保数据传输的准确性和有效性。

减少网络负担：通过优化冗余数据量，系统可以减少不必要的数据传输，从而减轻网络负担，提高数据传输效率。

总体而言，本实施例的上述技术方案的技术效果包括了动态冗余数据量管理、考虑传输通道性能、数据传输质量控制和减少网络负担，有助于提高数据传输的效率、可靠性和质量。这对于数据采集和传输系统非常有益。

信号传输单元，包括：

传输通道构建模块，用于基于物联网获取接收端与发送端的通信链路标识，并基于所述通信链路标识构建信号传输通道；

传输通道监测模块，用于实时监测接收端与发送端的传输风险，同时，确定信号传输通道的网络传输效率；

安全传输模块，用于获取模拟量数据集的数据分布情况，基于数据分布情况对所述模拟量数据集进行安全防护；

信号处理单元，用于接收从信号传输通道获取的多个模拟量，提取信号特征并进行相关计算，确定为变电站二次信号回路数据；

信号处理单元，包括：

信号接收模块，用于从信号传输通道获取模拟量数据集，对所述模拟量数据集内的模拟量信号进行等时间间隔采集；

二次信号提取模块，用于确定每个所述模拟量信号对应的数字报文，所述数字报文中每帧采样值报文与同一时间断面的多路电流/电压采样值一一对应；

具体的，数字报文为一连串离散的采样值报文，在每一帧采样值报文中记录着同一时间断面的多路电流/电压采样值，所述模拟量信号包括多路电流/电压信号和多路电流/电压对应的时间戳；

延时特性测试单元，用于将变电站二次信号回路数据进行参数分析，获取分析结果确定变电站二次信号传输延时特性，并对电力系统的运行数据进行可视化显示。

具体的，通过将信号进行数字转换，基于模拟量模拟实际电力系统的运行状态，以便于后续的处理与判断，实时监测信号传输通道的传输安全性与传输效率，保证信号的完整性和准确性，同时，保证了信号传输通道的低延迟和可靠性，有效测试和评估变电站二次信号传输的延时特性，具备强大的数据处理和可视化能力，直观的展示测试结果，提供了更准确、更高效的测试方法，为电力系统的稳定运行提供重要的技术支持，从而提高了电力系统的稳定性和可靠性。

为了解决现有技术中，通常为了保证数据传输延时降低，无法实现电力系统的数据共享，导致数据无法及时共享与分析，也无法对大量的数据进行有效处理和分析的技术问题，请参阅图1，本实施例提供以下技术方案：

传输通道监测模块，具体为：

获取每个接收端的历史传输成功数据，解析所述历史传输成功数据确定其完整性和安全性，根据所述完整性和安全性评估出该接收端的安全性指数；

获取每个接收端的网络节点在传输数据时的流量变动情况，根据每所述流量变动情况评估出每个网络节点在信号传输通道的重要度；

基于所述网络节点在信号传输通道的重要度提取出关联通信节点，实时监控所述关联通信节点之间链路运行参数，并通过所述链路运行参数获取关联通信节点之间的链路运行质量；

基于所述链路运行质量获取对应的两个所述关联通信节点的单次最大汇集数据量，根据所述单次最大汇集数据量计算出信号传输通道当前的网络传输效率；

信号传输单元，还用于建立电力系统间的共享机制，实现电力系统的运行数据的信息共享，具体为：

根据构建的信号传输通道确定电力系统间的信号缓存节点，基于信号缓存节点特征确定电力系统间的数据调取规则，生成二者之间的信号传输网络协议；

根据所述信号传输网络协议获取电力系统间的交互记录，并基于所述交互记录生成电力系统间的网格数据链，对所述网格数据链进行特征提取得到第一网格特征；

将所述第一网格特征进行梯度反转处理，获取第二网格特征，根据所述第二网格特征建立所述电力系统间的数据共享机制。

具体的，通过确定接收端的安全性指数可以有效地将风险终端和安全终端进行区分，提高了信号传输的安全性和稳定性，通过对链路的运行质量进行实时监控，计算信号传输通道当前的网络传输效率，避免了数据在传输过程中的丢失情况，提高了稳定性和数据传输效率，同时，保证数据传输和共享过程的稳定性和高效性，保证数据传输稳定运行同时还可以使得后续生成的数据共享机制更加适配二者，提高了共享机制的适配性和可行性。

延时特性测试单元，包括：

测试处理模块，用于基于时间序列将每个所述模拟量信号进行还原，并基于数字报文中的电流/电压采样值计算二次信号回路数据中各处电流/电压波形的相位差，基于所述相位差计算二次信号的传输延时；

延时特性确定模块，用于基于二次信号的传输延时获取对应多个周期的电流/电压波形的相位差，计算多个周期的二次信号的传输延时并分析，基于分析结果确定该处的二次信号的传输延时特性；

显示模块，用于实时显示处理后的数据和结果，显示电力系统的运行历史数据和趋势图；

校准控制模块，用于基于高精度标准仪器和设备对测试系统中的各个设备和组件进行定期自动维护与校准，其中，所述高精度标准仪器和设备与待维护与校准的各个设备和组件一一对应。

具体的，通过将模拟量信号进行还原模拟不同类型、不同时间间隔的二次信号，并通过幅值的大小标定周波位置，并获取多个周期的电流/电压波形，计算整多个周期的二次信号的相位差，得到延时特性信息，有效解决整周波延时对延时测试的干扰，从而更好的评估二次信号传输延时特性，用户可以通过操作界面选择显示内容，并可以通过操作界面控制数据的处理过程，通过校准控制模块自动完成对测试系统中的各个设备和组件的校准和维护，包括高精度的电压源、电流源、标准电阻等，以保证测试结果的准确性和可靠性，减少了人工干预，提高了工作效率。

为了更好的展现变电站二次信号传输延时特性测试系统的测试流程,本发明提供变电站二次信号传输延时特性测试方法，基于如上所述的变电站二次信号传输延时特性测试系统，包括以下步骤：

步骤一：通过数据采集装置实时采集电力系统的运行数据，并在接收到模拟信号时，精确地记录下接收到的时间，将其作为二次信号传输延时特性的比对标准；

步骤二：对接收到的数据进行处理与计算，确定为变电站二次信号回路数据，比较变电站二次信号回路数据与各处电流/电压波形的相位差，并对其进行周期性分析，确定变电站二次信号传输延时特性；

步骤三：实时显示处理后的数据和结果，同时，显示变电站的历史数据和趋势图，用户通过操作界面选择显示内容，并通过操作界面控制显示数据的处理过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。