《NB_T 11216-2023 智能变电站数字信号试验装置校准规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NB_T 11216-2023 智能变电站数字信号试验装置校准规范.docx（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、ICS29.240.01CCSK45NB中华人民共和能源行业标准NB/T112162023智能变电站数字信号试验装置校准规范CalibrationSpeciflcationofdigitalsignaltestdeviceforintelligentsubstation2023T)5-26发布2023-11-26实施国家能源局发布目次前言111范围12规范性引用文件13术语和定义14校准条件25数字信号校准26校准结果的表达157复校时间间隔15附录A（规范性）数字信号校准算法16附录B（资料性）数字信号试验装置校准不确定度评定方法20参考文献24本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导
2、则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出O本文件由全国量度继电器和保护设备标准化技术委员会(SAC/TCI54)归口。本文件起草单位：许昌开普电气研究院有限公司、珠海开普检测技术有限公司、许昌开普检测研究院股份有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、上海乐耘电气技术有限公司、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、南京合智电力科技有限公司、国电南京自动化股份有限公司、北京四方继保工程技术有限公司、国电南瑞科技股份有限公
3、司、南京南瑞继保电气有限公司、许继电气股份有限公司、长园深瑞继保自动化有限公司、广东昂立电气自动化有限公司、长沙永程科技有限公司、江苏凌创电气自动化股份有限公司、国网河南省电力公司电力科学研究院、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、许昌学院、华北水利水电大学、重庆电力高等专科学校、南方电网数字电网研究院有限公司、国网电力科学研究院有限公司、武汉凯默电气有限公司、武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司、哈尔滨光宇电气自动化有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司梧州局、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国网重庆市电力公司电力科学研究院、国网
4、甘肃省电力公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、国网山东省电力公司电力科学研究院、广西电网有限责任公司电力科学研究院、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司宁波供电公司、国网浙江省电力有限公司台州供电公司、许昌豫盛昌电气股份有限公司。本文件主要起草人：张杨、陈光华、李书勇、唐翼、林海鹰、李鹏、方芳、朱继红、程成、贺志刚、侯吉吉、戴光武、尹明、宁涛、吴悦胜、姚程、张炜、韩伟、陈实、殷志锋、谭联、徐明、林跃欢、刘杨、周坤、石旭刚、张立峰、吴志宇、冯文昕、朱啸天、南东亮、王洪彬、王永年、许守东、王宏、王晓明、何白冰、陈天英
5、、陈洪波、吕世斌、黄镇、李伟霞。本文件为首次发布。智能变电站数字信号试验装置校准规范1范围本文件规定了智能变电站数字信号试验装置（以下简称“数字信号试验装置”）的校准条件、校准模式、校准项目、校准方法、校准结果的表达、复校时间间隔等要求。本文件适用于智能变电站数字信号试验装置，针对其收发的符合D1./T860.92、D1./T860.81、GBT20840.7sGB/T20840.8协议的数字信号进行校准。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用
6、于本文件。GB/T20840.7GB/T20840.8D1./T860.81MMS(ISO9506-lD1./T860.92互感器第7部分：电子式电压互感器互感器第8部分：电子式电流互感器电力自动化通信网络和系统和IS09506-2）及ISO/IEC电力自动化通信网络和系统第8-1部分：特定通信服务映射（SCSM）一映射到8802-3第9-2部分：特定通信服务映射（SCSM）一基于ISO/IEC8802-3的采样值D1./T1501数字化继电保护试验装置技术条件D1./T1944智能变电站手持式光数字信号试验装置技术规范JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示3术语和定义GB/T20
7、840.7、D1.T150kD1./T1944界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1数字信号digitalsignal符合D1./T860.92、D1./T860.81、GB/T20840.7和GB/T20840.8的数字报文。3.2数字信号试验装置digitalsignaltestdevice智能变电站建设、调试和维护过程中收发符合D1./T860.92、D1.T860.8hGB/T20840.7、GB/T20840.8等数字报文的试验装置。注：如数字化继电保护测试仪、合并单元测试设备等装置。3.3数字侑号分析算法与工具digitalsignalanalysisalgorithmand
8、too与数字信号试验装置（3.2）、标准信号源、授时设备相连，收发数字信号（3.1）或模拟信号、开关量信号，提取数字信号试验装置测试指标的算法与工具，是数字信号试验装置校准工作中的标准装置。注：数字信号分析算法与工具包括实体工具（网络分析记录仪等仪器）和成熟数字信号处理算法（滤波、估计、分解等算法）。3.4信号转换时间signalnversiontime数字信号试验装置获取一种信号后将其转换并发出所经过的时间。根据获取信号和转换信号类型的不同，可分为以下三种：a）数字信号转硬接点时间。数字信号转硬接点时间是指装置在接收到数字信号之后，经固定的或可控的延时将其转换为硬接点信号并发出所经过的时间。
9、b）数字信号转数字信号时间。数字信号转数字信号时间是指装置在接收到数字信号之后，经固定的或可控的延时将其转发或转换为另一个数字信号并发出所经过的时间。c）硬接点转数字信号时间。硬接点转数字信号时间是指装置在接收到硬接点信号之后，经固定的或可控的延时之后将其转换为数字信号并发出所经过的时间。4校准条件4.1 环境条件数字信号试验装置的校准环境应满足如下条件：a）环境温度：20oC5Cob） 相对湿度：45%75%c） 大气压力：86kPa106kPa0d） 交流供电电压：偏差不超过电源额定值的10心e） 交流供电频率：50Hz0.5Hz0D交流供电波形：正弦波，波形失真度不大于5机f） 直流供电
10、电压：偏差不超过电源额定值的2机g） 直流供电电压的纹波系数：不大于2%。i）周围无影响正常校准的电磁干扰和机械振动。当超出a）i）规定的环境条件时，由用户与制造商商定。4.2 标准装置要求数字信号试验装置校准工作中的标准装置（以下简称“标准装置”）应采用专用的整体标准装置或组合式标准装置。标准装置的模拟量精度指标（扩展不确定度、最大允许误差）不应大于被校准数字信号试验装置（以下简称“被校准装置”）相应功能精度指标的1/3,数字量精度指标（扩展不确定度、最大允许误差）应优于被校准装置的相应精度指标。标准装置的各个参量的读数分辨率应满足被校准装置相应功能的误差要求。裕当被校准装置的交流电压100
11、V最大允许误差为0.蚓札其最大允许误差值为0.IV。对于模拟最标准装置交流电压100V的精度指标至少优于OO3V（1O1V的1/3）,相应的读数分辨率至少为0.01V;对于数字量，标准装置交流电压100V的精度指标至少优于0.IV,相应的读数分辨率至少为0.IV。5数字信号校准5.1 校准模式5.1.1 求根据获取和发送数字信号工作原理的不同，数字信号试验装置可分为四种工作模式，每种工作模式的校准原理和方法不同。四种工作模式如下：a) D模式：发送或接收相应数字信号。b) A/D模式：接收模拟信号或开关量信号，转换为相应数字信号并输出。c) D/D模式：接收一路或多路数字信号，将所接收的数字信
12、号进行输出。d) D/B模式：接收数字信号，转换为相应的开关量信号并输出。实际应用中，数字信号试验装置可能会兼具以上多种工作模式，在校准过程中应将其功能按以上工作模式进行分解。在校准工作中，涉及端口间数字信号同步性指标参量的校准时.，宜针对数字信号试验装置的全部数字信号收发端口进行校准。数字信号校准的各种算法按照附录A的规定，在满足校准需求的情况下进行选用。若实际校准中所选用算法与附录A不同，应在校准证书中予以说明。5.1.2 D横式数字信号试验装校准5.1.2.1 直接校准由被校准装置收发的信号指标为X,由标准装置收发的信号指标为A。通过分别获取标准装置和被校准装置的数字信号指标进行校准。校
13、准原理见图1。图1D模式智能变电站数字信号试驶装直接校准方法示意图5.1.2.2 比对校准选择固定的数字信号收发装置作为信号源，用标准装置和被校准装置同时对信号源进行测试。以标准装置获取的数字信号指标X与被校准装置获取的数字信号指标X进行比对实现校准。校准原理见图2。图2D模式智能变电站数字信号试验装比对方法校准示意图5.1.3 A/D模式数字信号试验装校准在进行A/D模式数字信号试验装置的校准时，标准装置需要具有模拟量输出和数字信号接收功能，发出的模拟信号X和接收的数字信号文用自动或手动方法进行比较。校准时，由标准装置的模拟量输出源为被校准装置发送校准测试需要的模拟量，然后利用分析工具分析被
14、校准装置输出的数字信号。利用标准装置获取的数字信号指标&与模拟信号输出源的设定值X进行比较，进而进行校准，校准原理见图3。图3A/D模式智能变电站数字信号试验装置校准示意图5.1.4 D/D横式数字信号试验装置校准在进行D/D模式数字信号试验装置的校准时，标准装置需要具有数字信号输出和数字信号接收功能，发出的数字信号X和接收的数字信号X用自动或手动方法进行比较。标准数字量输出源为被校准装置发送校准测试需要的数字量，然后利用分析工具分析被校准装置的数字信号输出。利用校准工具获取的数字信号指标&与数字信号输出源的设定值X进行比较，进而进行校准，校准原理见图4。标准装置图4D/D模式智能变电站数字信
15、号试验装置校准示意图5.1.5 D/B模式数字信号试验爰校准D/B模式数字信号的被校准装置，其D/B转换是指开关量信号的转换，在涉及采样值数字信号校准时参照D模式进行校准，开关量信号的校准采用5.1.2.1的直接校准法。5.2 校准项目智能变电站数字信号试验装置的校准项目见表1。表1智能变电站数字信号试验装置校准项目序号校准类型校准项目1通用指标采样率2采样间隔3采样同步准确度4额定延迟时间5直流信号电压幅值6电流幅值7交流信号电压幅值8电流幅值9相位10频率11谐波含量12时间指标数字信号转硬接点时间13数字信号转数字信号时间14硬接点转数字信号时间15数字信号状态持续时间注：直流信号是指符
16、合GB/T26216.1和GB/T26217的直流信号。5.3 校准方法5.3.1 采样率校准将被校准装置输出的数字信号接入标准装置，设定被校准装置输出数字信号的采样率为治，利用数字信号分析算法与工具分析得到被校准装置输出数字信号的实际采样率f,。采样率误差定义见公式(1)。Af,=f1-fo式中：,采样率误差；f采样率测量值：fo采样率标称值。以Imin内的固定帧数为基准，对J,进行测量，固定帧数N计算见公式(2)。N=l60f采样帧数为N的采样时刻说明见图5,北时刻为被校准装置第一帧数据发出的时刻，T,为第N帧数据发出的时刻，所以时间T为N-I个采样点的时间，可以得到真实采样周期时间T,见
17、公式(3)。T=T(N-1)(3)图5采样示意图采样率测量值f,为采样间隔倒数，见公式（4）。在此基础上计算采样率误差，见公式（1）。5.3.2采样间隔校准设置被校准装置按照设定的采样率6发送预定格式的采样报文，利用标准装置接收采样报文，统计采样间隔误差。采样间隔的校准通常采用采样间隔误差表示，采样间隔误差见公式（5）、公式（6）。T=T-T(5)T0=f(6)式中：T采样间隔误差；T采样间隔测量值;To采样间隔基准值;0采样率基准值通过统计采样间隔误差，从而得到采样间隔的最大正偏差和最大负偏差，计算过程见公式（7）。(Mrmax(7J-r-mm(-i;)式中：M,采样间隔的最大正偏差；N?一
18、采样间隔的最大负偏差：T1一一试验时间段内的所有采样间隔序列。5.3.3额定延时校准5.3.3.1D模式数字信号试验装置额定延时校准根据GB/T20840.8的规定，额定延时是指数字数据处理和传输所需时间的额定值。对于D模式被校准装置，不存在A/D和D/D采样过程，其额定延时为预定发送时刻与实际发送时刻的差值，见图6。校准方法及过程如下：a）被校准装置和标准装置接收同一个授时设备的时间同步信号，完成时间同步。b）将被校准装置输出的数字报文接入标准装置。c）设置被校准装置的额定延迟时间为Tao,并设定其在整秒To时刻发出数字报文。d）标准装置接收到第一帧采样序号为0的数字报文的时刻记为T1。e）
19、额定延迟时间的测量值计算见公式（8）。T=T-T0式中:T4额定延迟时间测量值；T0被校准装置设定的数字报文发送时刻；T1标准装置接收到第一帧采样序号为0的数字报文的时刻。D额定延迟时间误差计算见公式（9）。T4=T0-T4式中：T4额定延迟时间误差；Ta0一一额定延迟时间设定值。图6D模式智能变电站数字信号试验装置额定延迟时间校准示意图5.3.3.2A/D模式数字信号试验装置额定延时校准对于A/D模式被校准装置，当装置处于同步运行和非同步运行模式时，额定延迟时间的校准方法不同。具体如下：a）同步运行（直流/交流数字信号，校准原理见图7）。D被校准装置和标准装置接收同一个授时设备的时间同步信号
20、，完成时间同步。2）将被校准装置输出的数字报文接入标准装置。3）通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）确认被校准装置的额定延迟时间小于同步信号周期（1s）。4）设置被校准装置的额定延迟时间为Ix并设定其在整秒TO时刻发出数字报文。5）标准装置接收到第一帧采样序号为0的数字报文的时刻记为Tj。额定延迟时间的测量值的计算见公式（8）,额定延迟时间的误差的计算见公式（9）。图7同步运行A/D模式智能变电站数字信号试验装置额定延迟时间校准示意图b）非同步运行（交流数字信号，校准原理见图8）。1）通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）确认被校准装置的额定延迟时间小于工频周期（20ms）。
21、2）将模拟信号源与被校准装置输出的数字报文同时接入标准装置，计算两组采样信号同一时刻的基波相位。额定延迟时间测量值计算见公式（10）oT4=Cq-Q2）211f（10）式中：T4-额定延迟时间测量值；9一一模拟信号源的基波相位；2输出数字报文的基波相位；f模拟信号源频率。额定延迟时间误差计算见公式（9）。模拟信号源被校准装置数字信号数字信号分析算法与工具（标准装置）图8非同步运行A/D模式智能变电站数字信号试验装置额定延迟时间校准示意图C）非同步运行（直流数字信号，校准原理见图8）。通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）测试额定延迟时间误差。额定延迟时间的误差计算见公式（9）。5.3.
22、3.3D/D模式数字信号装置校准对于D/D模式数字信号被校准装置，当装置处于同步运行和非同步运行模式时，额定延迟时间的校准方法不同：a）同步运行（交流/直流数字信号，校准原理见图9）o1）被校准装置和标准装置接收同一个授时设备的时间同步信号，完成时间同步。2）将被校准装置输出的数字报文接入标准装置。3）通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）确认被校准装置的额定延迟时间小于同步信号周期（1s）。4）设置被校准装置的额定延迟时间为Ta,并设定其在整秒TO时刻发出数字报文。5）标准装置接收到第一帧采样序号为0的数字报文的时刻记为T”额定延迟时间的测量值计算见公式（8）,额定延迟时间的误差计算
23、见公式（9）。b）非同步运行（交流数字信号，校准原理见图9）O1）通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）确认被校准装置的采样延迟小于工频周期（20ms）o2）将信号源与被校准装置输出的数字报文同时接入标准装置，记录一个采样周期内的两组采样信号的时刻和基波相位：输入信号：t,91输出信号：t2,923）额定延迟时间测量值计算见公式（11）。T4=（Q2-q）211f-（t2-t）（11）式中：T4额定延迟时间测量值；q一输入信号源的基波相位；t1-输入数字信号源时刻；q2输出数字报文的基波相位；t2输出数字信号报文时刻；f一一输入信号源频率。额定延迟时间的误差计算见公式（9）。图9D/D
24、模式数字信号试验装置同步运行额定延时校准示意图（非同步时无授时装置）c）非同步运行（直流信号）装置校准。通过暂态延迟测试法（按照附录A中A.1的规定）测试额定延迟时间误差。额定延迟时间的误差计算见公式（9）。5. 3.4采样同步准确度校准6. 3.4.1单光口采样同步准确度校准在进行单光口采样同步准确度的校准时，需要对被校准装置输出数字报文通道的相位差进行设定。针对D模式被校准装置，设定被校准装置输出数字报文中各通道之间的相位差；针对A/D或D/D模式被校准装置，设定被校准装置输入信号各模拟量通道或数字量通道之间的相位差：a）对于被校准装置输出的数字报文（含n个采样值通道），取其中第i个通道（
25、除采样延时通道外）作为相位基准，设定其他通道的相位差，如公式（12）和公式（13）所示。Aqg,.,AQq,.,7o（报文通道不包含采样延时）（12）Ag,.,q.9.,q,（报文通道包含采样延时）（13）式中：9-第n个采样通道相对于通道i的相位差，可以是0值，也可以是非0值。b）利用标准装置记录被校准装置输出的数字报文，计算某一采样间隔内的采样值相位差，见公式（14）。（报文Jlia不但含枭样覆时）（14）1“小酊5九产44.（报文通道包含采样时）式中： 。一第n个采样通道的相位相对于通道i的计算相位差。采样同步的误差见公式（15）。0m=maxQ-l-23（15）式中：3m采样同步误差。
26、5.3.4.2多光口采样同步准确度校准对于所有工作模式的数字信号装置，当被校准装置存在多个光数字信号接口时，需要对不同光口间的采样同步准确度进行校准：a）被校准装置和标准装置接收同一个授时设备的时间同步信号，完成时间同步。b）将被校准装置的所有光口连接到同一台标准装置。c）启动被校准装置，在装置的每个光口设置相同/不同的采样值发送配置。d）标准装置记录被校准装置各光口输出数字报文的到达时刻，记录时间不少于10s。e）选择各光口输出报文中第一个采样序号为0的报文，对于n个光口，记录各个0序号报文的到达时间，到达时间分别为Tl.T2T,其中T,为第n个光口中第一个采样序号为0的报文到达时刻。光口间
27、的采样同步误差见公式（16）、公式（17）、公式（18）:Tm=max(T),T2,T)(Tmm=min(T,Tz2,.,T)(17)T9m=T-T(式中：采样间隔内各光口第一帧0序号报文最迟到达时间；采样间隔内各光口第一帧0序号报文最早到达时间： T多光口采样同步误差。5.3.5 幅值有效值校准幅值的有效值通过数字信号分析算法与工具对数字量进行解析和计算的方式获得，具体算法流程按照附录A中A.2的规定。a）D模式被校准装置。设置被校准装置输出数字报文的幅值A,利用标准装置接收被校准装置输出的数字报文，计算得出幅值估计的最优值A,有效值误差W计算见公式（19）。W=（A-A）A100%（19）
28、b）AD和D/D模式被校准装置。设置标准模拟源/数字源输出信号的幅值A,利用标准装置接收被校准装置输出的数字报文，计算得出幅值估计的最优值A,有效值误差W见公式（20）。W=（AIAyA100%（20）5.3.6 幅值瞬时值校准通过标准装置接收被校准装置输出的数字报文，分析获得数字报文各个采样点的瞬时值，与理论波形或输入源对应采样点的瞬时值进行比较，并对瞬时值的误差进行分析与统计。被校准装置的工作模式不同，校准时需要设定的发送参数不同。对于D模式被校准装置，需要设定的发送参数为采样率、幅值、频率、初始相角（交流系统）以及采样率、幅值（直流系统）。对于A/D和D/D模式被校准装置，需要设定的发送
29、参数为信号源的幅值、频率（交流系统）以及信号源的幅值（直流系统）。a）利用标准装置接收被校准装置输出的数字报文时，记录所有采样点的瞬时值测量值X,记录时间不小于1s。b）根据附录A中A.3中的算法估计交流信号的初始相位角。C）根据初始相位角和采样间隔，通过数学计算生成理论波形，计算校准时间窗内所有采样点的瞬时值理论值X。O瞬时值误差计算见公式(21)、公式(22)、公式(23)。AX=X,-R,(2D=X/(ZA)(22)e=max(e,)(23)式中：X第n个采样点的瞬时值误差；3,一第n个采样点的峰值瞬时误差；A幅值有效值；6一最大峰值瞬时误差。5.3.7相位校准5.3.7.1D模式数字信
30、号试验装置的校准D模式数字信号试验装置的相位校准步骤如下：a)设定被校准装置按照其支持的最大数字报文通道数量输出数字报文，选定其中一个数字通道1.设定其初始相位6:b)将被校准装置输出的数字报文接入标准装置，被校准装置和标准装置处于时钟同步状态。c)利用数字信号分析算法与工具分析得到数字通道I的实际初始相位巾。d)相位误差4计算见公式(24)o=-(24)5.3.7.2A/D和D/D模式数字信号试验装置校准A/D和D/D模式数字信号试验装置的相位校准步骤如下：a)将被校准装置的数字报文(按照其支持的最大数字报文通道数量输出数字报文)及模拟/数字信号源的输出信号同时接入标准装置。b)选定被校准装
31、置输出数字报文中的数字通道1.通过标准装置记录其相位,同时记录相应模拟/数字信号源输出信号的相位0。C)相位误差计算见公式(25)。0=0-0(25)5. 3.8频率校准设定被校准装置输出数字信号的频率6.将其数字报文接入标准装置；标准装置利用附录A中A.4中的频率估计算法，解析数字报文，对频率进行最优估计，得出频率最优估计值子。频率误差计算见公式(26)。Af=(0-)lj100%(26)式中：f频率误差。5. 3.9谐波含量校准被校准装置的工作模式不同，校准时需要设定的谐波参数不同。对于D模式被校准装置，需要设定输出数字报文的基波幅值、基波相位及谐波次数、谐波幅值和谐波相位；对于A/D和D
32、/D模式被校准装置，需要设定模拟/数字信号源输出信号的基波幅值、基波相位以及谐波次数、谐波幅值和谐波相位：a）利用标准装置记录被校准装置输出的数字报文，记录时间不小于10s。b）利用附录A中A.5的谐波分解算法对被校准装置输出的数字报文进行谐波分解。各阶谐波幅值标为：元，主，,主。其中：4为直流绚髓：酥第次谐Kt,当日时，代表基波幅值。谐波幅值误差计算见公式（27）。=（4o-A,）a,100%（27）式中：A,Tl次谐波幅值；A谐波幅值设定值；f次谐波器。波形崎变率计算见公式（28）。ASf:300%（28）V直流分量占比So计算见公式（29）。S0=AA100%（29）5.3.10数字信号
33、转硬接点时间校准对于D/B模式的装置，数字信号转硬接点时间控制功能校准，由标准装置发送数字信号给被校准装置，被校准装置在接收到数字信号之后，在固定的或可控的延迟时间t之后发出硬接点信号给标准装置。标准装置在接收到硬接点信号之后读取由数字信号发出到硬接点信号输入之间的时间t,校准原理见图10。数字信号图10数字信号转硬接点时间控制精度校准示意图对装置的数字信号转硬接点时间测量功能进行校准时.，以标准装置接收被校准装置发出的数字信号，由标准装置在设定的延迟时间to之后发出硬接点信号（快速开出）给被校准装置，由被校准装置完成从发出数字信号到接收硬接点信号的时间测量，读取测量结果t,校准原理见图11。
34、数字信号图11数字信号转硬接点时间测量精度校准示意图数字信号转硬接点时间的误差计算见公式(30).Wo=(4-t0)t100%(30)式中：Won数字信号转硬接点时间相对误差；to标准装置的时间；t1被校准装置的时间。5. 3.11数字信号转数字信号时间校准对D/D模式的装置，数字信号转数字信号控制功能校准，由标准装置发送数字信号0给被校准装置，被校准装置在接收到数字信号之后，在固定的或可控的延迟时间t,之后发出数字信号1给标准装置。标准装置在接收到数字信号1之后读取由数字信号0发出到数字信号1输入之间的时间Io,校准原理见图12。数字信号0图12数字信号转数字信号时间控制精度校准示意图对装置
35、的数字信号转数字信号测量功能进行校准时，以标准装置接收被校准装置发出的数字信号0,由标准装置在设定的延迟时间”之后发出数字信号1给被校准装置。被校准装置完成从发出数字信号0到接收标准装置输入数字信号1的时间测量，读取测量结果t,校准原理见图13。数字信号0图13数字信号转数字信号时间测量精度校准示意图数字信号转数字信号时间的误差计算见公式(31)。W0o=(4-t0)0100%(31)式中：Wop一一数字信号转数字信号时间相对误差；to标准装置的时间；t被校准装置的时间。5. 3.12硬接点转数字信号时间校准对A/D工作模式的装置，硬接点转数字信号时间控制功能校准，由标准装置发送硬接点信号（快
36、速开出）给被校准装置，被校准装置在接收到硬接点信号之后，在固定的或可控的延迟时间A之后发出数字信号给标准装置。标准装置在接收到数字信号之后读取由硬接点信号发出到数字信号输入之间的时间to,校准原理见图14。图14硬接点转数字信号时间控制功能校准示意图对装置的硬接点转数字信号时间测量功能进行校准时，以标准装置接收被校准装置发出的硬接点信号，由标准装置在设定的延迟时间S之后发出数字信号给被校准装置，被校准装置完成从发出硬接点信号到接收数字信号的时间测量，读取测量结果1.见图15。数字信号分析算法与工具(标准装置)SUAtfc被校准装置.(时间测量),t数字信号图15硬接点转数字信号时间测功能校准示
37、意图硬接点转数字信号时间的误差计算见公式(32)。Wo=(4-t)t6100%(32)式中：WAo-硬接点转数字信号时间相对误差；to标准装置的时间；t1被校准装置的时间。5.3.13数字信号状态持续时间校准在被校准装置上设定一个数字信号持续状态，状态持续时间为to在开始试验后，由被校准装置发送该持续状态给标准装置，由标准装置根据状态的起始时刻和结束时刻得到该状态实际持续时间t。对于采样值数字信号如SV报文和FT3报文，状态起始时刻为设定的采样值生效并发送相应数据的时刻，状态结束时刻为设定的采样值结束生效并转为下个状态采样值的时刻，原理见图16。图16采样值信号状态持续时间示意图对于GOOSE
38、报文，状态起始时刻为设定状态变位时刻，状态结束时刻为设定状态的复位时刻，原理见图17。结束时刻图17GOOSE信号状态持续时间示意图数字信号状态持续时间的误差计算见公式(33)。W=(t-)t01()0%(33)式中：W,数字信号状态持续时间相对误差；to标准装置时间数据；t1被校准装置时间数据。6校准结果的表达6. I校准结果的内容应包括被校量的测量数据和测量不确定度。6.2 测量结果中的不确定度是描述所对应示值误差的不确定度，一般用扩展不确定度U(k=2)表示，如需用U2表示，应按照JJFIO59.1的规定进行评定，测量不确定度的有效位数为1位2位。6.3测量结果的误差可用绝对误差或相对误
39、差表示，测量结果的位数应修约到与不确定度的位数一致(可参见附录B)。6.4 当客户要求时，校准证书中可以给出示值误差是否符合规范某条款的说明。7复校时间间隔使用中的数字信号试验装置应进行定期校准，校准时间间隔宜为1年。附录A(规范性)数字信号校准算法A.1暂态延迟测试法将信号源与被校准装置输出的数字报文同时接入标准装置，在信号源侧施加突变信号，校验仪对接收到的信号源和数字报文进行突变量判别，见图A.1。图A.1暂态延迟测试法示意图a)交流采样补偿时间测量。取交流信号突变量AS计算见公式(A.l)oAs=s(l)-s(-T)-s(t-T)-s(t-2T)(A.1)式中：s(D一一采样信号瞬时值；
40、1 当前时刻；T单个工频周期。当检测到信号突变时，记录信号源突变时刻，获取信号1.时刻的基波相位,同时记录数字报文突变时亥此2,获取基波相位92。计算时间补偿量计算见公式(A.2)ot=(2-q)211f(A.2)式中：t时间补偿量；q2一一数字报文突变时刻的基波相位；q：信号源突变时刻的基波相位：f一一信号源频率。b)交流采样延迟测量。当检测到信号突变时，记录信号源突变时刻t,获取信号t时刻的基波相位q,同时记录数字报文突变时刻t2,获取基波相位2,采样延迟计算见公式(A.3)。T=t2_t_At(A.3)c)直流采样延迟测量。对于直流信号，当检测到信号突变时，记录信号源突变时刻I,同时记录
41、数字报文突变时刻12。采样延迟T4计算见公式(A.4)OT4=t2-t(A，)A.2有效值校准算法交流有效值幅值计算见公式(A.5)o,1i-他为n次谐波幅值)(A5)直流有效值幅值计算见公式(A.6)OA1.iV(Xo为直流采样点值)(A.6)A.3瞬时值最优估计算法a)对于一个时间窗口的数字交流采样序列，为治、X2、x、xy,交流信号频率为50Hz,利用Kalman算法估计初始相位最优值。分为以下两个步骤：1)利用KaIman算法估计时间窗口内初始相位。2)利用初始相位和交流采样参数，计算单个采样点的理论值。对于交流采样信号，初始相位为1),则可采用公式(A.7)表示。x(t)=Acos(
42、ot)(A.7)1.为对初始相位4进行滤波，可采用向量序列CoS外信号数学表示见公式(A.8)。皿/1x(r)*cos4tff-in(A.8)相应的KaIman方程见公式(A.9)。(A.9)Z4=acosot4-asinot,X+w在校准过程中，频率不变，因此Kallnan方程中的系统噪声方差矩阵Q=0,观测噪声可采用自适应卡尔曼算法，具体见公式(A.10)oR=(Z4-HA)(Z4-H1&4)(AlO)从而得递推方程组，见公式(A,ll)oX4=RR=PX=X+K(Z-H4X4)(AU)KlpMmpMeP=(1-K,H)P计算10个周期的采样点，得到初始相位的最优估计值，见公式(A.12)
43、。KjCoiW(A.12)由采样序列获取的采样点的最优估计值见公式(A.13)、公式(A.14)ot4=(n-l)t,n=1,2,.,N(A.13)=acosot,-asinot,X(A.14)式中：a采样幅值;t采样间隔。b）数字直流采样序列刈、xz、x、xy,直流信号的瞬时值最优估计值见公式（A.15）、公式(.16)oX三x.(A/5)N1=TE=.=X(A.16)A.4频率最优估计值子算法记f为预估频率，一般用源装置的设定频率替代，7为真实频率：f=f+Af.输入信号表述为X（D=UmSin211（f6+Af）+a0;Um和。分别为正弦信号的有效值和初相位。在不知道准确真实频率的情况下
44、，先用预估频率fG做傅里叶变换，T0=Io1(A.17)cm.)in(M)xPM4fo)xcm(2引)drnK(A.18)7畿2山)进一步对第二个周期做傅里叶变化:/QX而必X闻Xm阿0&打:MXttoRlI(AWq卜OOt(验)dr71、(A.20)=觥命aM3的分别利用公式（A.17）与公式（A.、公式（A.19）与公式（A.20）,令d.0_M(M4*)b(A.22)小血(35f)对公式（A.21）、公式（A.22）做进一步展开，得到/三r_7(A.23)co(*AfT1.*4)*.v/.(A.25)BObD因此得到估算频差IAl和精准真实频率f见公式&26)、公式杜幼。M=a偿窸26)HoA(A.27)“土”符号可根据a、b的符号确定所在象限选取。A.5谐波校准算法谐波校准算法采用目前广泛使用的加窗FFT算法，无须对信号进行同步采样。窗函数选择具有很高计算精度的布莱克曼-哈里斯窗函数；布莱克曼-哈里斯窗函数时域表达式见公式(A.28)。r()=f3M75-0.4g29co
