用于测试电力工程测试对象的测试装置、测试系统及方法

摘要

为了测试电力工程测试对象（14），由第一测试装置（2）生成测试信号，所述测试信号由所述第一测试装置（2）供应给第二测试装置（3）并且由所述第二测试装置放大并且输出到所述电力工程测试对象（14）。此外，所述测试信号可以由所述第一测试装置（2）施加给所述电力工程测试对象（14），所述测试信号优选地由所述第一测试装置（2）和所述第二测试装置（3）以时间同步的方式输出到所述电力工程测试对象（14）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试电力工程测试对象的测试装置、测试系统及方法。确切地说，本发明涉及一种分别用于对高压电或中压电系统中的操作资源进行测试和检查的测试装置、测试系统及方法，所述操作资源例如电力变压器、电流转换器、电压转换器、断路器、发电机、马达或电缆系统、保护继电器等。

背景技术

高压电和中压电系统中的操作资源的现代测试装置通常包括：处理器或控制器，用于计算测试信号的所需信号波形，例如可变正弦信号波形；数字模拟转换器，用于将因此生成的信号波形转换成模拟测试信号；以及放大器，用于将所述测试信号放大从而获得具有所需振幅的测试信号。

然而，取决于相应的测试装置中选择使用的组件，相应可获得的振幅范围是有限的。因此，在常规测试环境中，对于某些应用使用独立的外部放大器，这些外部放大器被供应以相应的测试信号并且将因此放大的测试信号输出到相应的测试对象。然而，该类独立外部放大器的功能性受限于放大器功能性，并且它们相应增加了与测试系统及测试环境相关联的成本。

因此，本发明的基本目标是提供以下可能性：用简单的方式来扩展测试环境的适用范围以及使能够用来测试电力工程测试对象的振幅范围增加。

发明内容

根据本发明，由根据权利要求1或权利要求6所述的测试装置、根据权利要求16所述的测试系统以及根据权利要求18所述的测试方法来实现该目标。相应的从属权利要求定义了本发明的有利或优选实施例。

根据本发明，一种测试装置，经配置以测试电力工程测试对象，确切地说是测试中压电或高压电系统中的操作资源，该测试装置用于对另一个测试装置的测试信号进行放大。测试装置中的放大器，通过任何方式设置在用于生成自身测试信号的信号路径中，因此用作其他测试装置的测试信号的额外放大器。 

这两种测试装置可以具有大体类似的配置，如之前所述。必须具备的一点是，充当额外放大器的测试装置具有用于馈入或供应另一测试装置的测试信号的输入端，而该另一测试装置相应地具有用于对相应的测试信号进行去耦和输出的独立输出端。优选地，这两种测试装置具有相同的配置或结构，其中生成实际测试信号的测试装置的输入端以及充当额外放大器的测试装置的额外输出端保持着未被使用的状态。

因此，可被供应以另一测试装置的测试信号的测试装置，可以视情况用作生成自身测试信号的常规测试装置，或者在“放大器模式（amplifier mode）”下，用作另一测试装置的测试信号的放大器。

在测试装置用作放大器的情况下，可以通过该测试装置将另一测试装置的经放大的测试信号施加给测试对象，而不是供应由该测试装置通常生成的测试信号；测试对象的测试响应可以由这两种测试装置中的一者或两者来评估。总的来说，与常规测试装置相比，可用于测试对象测试的振幅和性能范围因此可以通过简单方式显著扩展，通常可以通过上述途径来实现性能范围的加倍。为此，使用了另一个测试装置，该装置通过任何方式设置在相应的测试环境中。无需独立又昂贵的放大器。

待放大的测试信号，可以经由例如USB、以太网、工业以太网（Ethercat）、IEC 61850等模拟或数字接口通过另一测试装置而供应给以“放大器模式”操作的测试装置。优选地，测试信号的传输经由数字接口来执行，因为在这种情况下，对数字数据运行时间的补偿可以用相对简单的措施在测试装置中实现，从而确保测试信号的样本值由这两种测试装置以时间同步的方式输出到测试对象。由于测试信号经由相应实施的接口具有运行时间，因此在原始生成的测试信号与以“放大器模式”操作的测试装置所放大的测试信号之间会发生不想要的相移；当测试信号的频率在50Hz的范围内时，这些相移会发展到一定程度。如果测试信号经由接口的运行时间得以补偿，那么理论上可以实现任意的相位准确度。

例如，用户可以通过对以“放大器模式”操作的测试装置中的校正值进行调整来实现运行时间补偿。

然而，由于运行时间通常不恒定从而不可知，因此有利的是在数字接口的情况下，待放大的测试信号的样本值具备时间戳（time stamp）形式的时间信息并与该时间信息一起传输，这样，充当放大器的测试装置可以在不同情况下在完全正确的时间点输出各个样本值。为此，测试装置可以包括集成的实时时钟（real time clock）。

作为替代或补充，根据本发明的另一实施例，可以使用IEEE 1588标准中所述的方法来实现运行时间补偿。也可以通过使用数字工业以太网接口来简化运行时间补偿，因为该接口所生成的时钟与发射器是时间同步的，并且该时钟可以用于将待放大的测试信号的各个数字样本值与该时钟进行同步。

附图说明

接下来，将参考附图借助于优选实施例来描述本发明。

图1所示为根据本发明一个实施例的用于测试电力工程测试对象的测试系统的示意性电路图。

图2所示为根据本发明另一个实施例的用于测试电力工程测试对象的测试系统的示意性电路图。

具体实施方式

图1所示为测试系统1的电路图。测试系统1包括第一测试装置2和第二测试装置3。各测试装置2、3是用于测试高压电或中压电系统中的操作资源的测试装置，所述操作资源例如电力变压器、电流转换器、电压转换器、断路器、发电机、马达或电缆系统、保护继电器等。

测试装置2、3的设计或配置的类似之处在于这两个测试装置分别包括测试信号生成装置4和9，所述测试信号生成装置4和9分别与数字模拟转换器5和10以及分别与放大器6和11相连。测试信号生成装置4、9可以包括用于计算适用于相应所需测试信号的信号波形的微处理器或控制器，所述测试信号例如可变正弦信号的形式，所述信号波形被相应的下游数字模拟转换器5、10转换成对应的模拟测试信号。放大器6和11分别放大相应的模拟测试信号并且经由相应测试装置的输出端将其输出。

这样，两个测试装置2、3中的每一者可以生成用于对图1中示意性示出的测试对象14进行测试的测试信号，测试对象14的响应被检测到并且分别通过评估装置8和13用合适的方式进行评估。

然而，在图1所示的实施例中，第二测试装置3不是像测试装置2那样作为“正常（normal）”测试装置来操作，而是将第二测试装置3耦接到测试装置2，使得在“放大器”模式下，它用作第一测试装置2所生成的测试信号的放大器。

为此，第一测试装置2具有用于从测试装置2的信号路径中合适位置处对测试信号进行去耦的独立输出端7，而第二测试装置3具有用于将接收自第一测试装置2的测试信号馈入到包含放大器11的自身信号路径中的独立输入端12。在图1所示的实施例中，在第一测试装置2中在测试信号生成装置4与数字模拟转换器5之间实现测试信号的去耦，这样在测试信号生成装置9（在“放大器”模式下不活动）与数字模拟转换器10之间相应地实现将测试信号馈入到第二测试装置3的信号路径中。

第一测试装置2的测试信号用这种方式供应给第二测试装置3，它因此被第二测试装置3的数字模拟转换器10转换成相应的模拟信号并且被放大器11放大以用所需振幅输出到测试对象14。

因此，同一测试信号由测试装置2、3施加给测试对象，第二测试装置3仅仅用作第一测试装置2所生成的测试信号的放大器。原则上，测试对象14的测试响应可以由两个测试装置进行评估；但是在图1中，假定测试对象14的测试信号响应评估由第一测试装置中的评估装置8来实现。

待放大的测试信号可以经由模拟或数字接口借助于端子或连接7和12由测试装置2供应给以“放大器模式”操作的第二测试装置3，所述接口例如USB接口、以太网接口、工业以太网接口，或根据IEC 61850标准的接口。优选地，测试信号的传输经由数字接口来实现，因为在这种情况下，对数字数据运行时间的补偿可以用相对简单的措施在测试装置3中实现，从而确保测试信号的样本值由两个测试装置2、3以时间同步的方式输出到测试对象14。

由于测试信号经由相应实施的包含端子7、12的接口具有运行时间，因此在第一测试装置2中原始生成的测试信号与以“放大器模式”操作的第二测试装置3所放大的测试信号之间会发生不想要的相移。如果测试信号通过接口的运行时间得以补偿，那么理论上可以在第一测试装置2的测试信号与第二测试装置3生成的此测试信号的放大版本之间实现任意的相位准确度。

为此，第二测试装置3配备有运行时间补偿装置15，在图1中所示的实施例中，该运行时间补偿装置布置在数字模拟转换器10的前面以执行数字运行时间补偿。或者，模拟运行时间补偿，即在数字模拟转换器10与放大器11之间的补偿，也是可能的。

例如，用户可以通过对以“放大器模式”操作的第二测试装置3中的校正值进行调整来实现运行时间补偿；在这种情况下，运行时间补偿装置15可以包括相应的调整部件，例如，数字电位计，以便为运行时间补偿调整相应所需的校正值。类似地，校正值也可以用软件施加给测试信号。最终，施加有该时间校正值的测试信号，由放大器11输出给测试对象14。

由于运行时间通常不恒定从而不可知，因此有利的是在数字接口的情况下，通过第一测试装置2使得将在第二测试装置3中放大的测试信号的样本值具备时间戳形式的时间信息并将这些样本值与该时间信息一起传输，这样，用作放大器的第二测试装置3可以在完全正确的时间点输出各个样本值。为此，第二测试装置3的运行时间补偿装置15可以包括集成的实时时钟，这样第二测试装置3可以在与该实时时钟相关的相应正确时间点处，输出测试信号的各个样本值。

类似地，可以使用IEEE 1588标准中所述的方法来实现运行时间补偿。

根据另一变体，也可以通过使用测试装置2与3之间的数字工业以太网接口来简化运行时间补偿，因为该接口在接收器处所生成的时钟与发射器是时间同步的；该时钟可以由运行时间补偿装置15用于将待放大的测试信号的各个数字样本值在第二测试装置3中与该时钟进行同步。

在图2中，示出了根据本发明的测试系统的另一个实施例。

图2中所示的实施例与图1中所示的实施例的不同之处只在于：根据图2，测试信号经由输出端7的去耦在第一测试装置2中在数字模拟转换器5与放大器6之间实现；以及经去耦的测试信号相应地经由输入端12馈入到数字模拟转换器10与放大器11之间的第二测试装置3的信号路径中。

如果图2中所示的测试信号经由测试装置2中的输出端7进行模拟去耦，其中输出端7连接到测试装置2中的数字模拟转换器5的输出端，那么图1中所示的运行时间补偿装置15可以省略，因为在这种情况下，就算存在相移的话，可以想到，测试装置2、3之间存在的是最少量的相移（marginal phase offset），而且另外，测试装置2、3中放大器6、11中的相移应相等。然而，作为替代，图2中所示的实施例可以类似于图1中所示的实施例通过运行时间补偿来补充。

除此之外，可以充分参考与图1有关的上述说明。