摘要：順序記錄（SOE）測(cè)試儀用于電廠事件順序記錄系統(tǒng)的記錄時(shí)間順序及時(shí)間分辨力的測(cè)試，其所需計(jì)量的參數(shù)本質(zhì)是時(shí)間間隔。本文介紹一種完整可行的SOE測(cè)試儀計(jì)量校準(zhǔn)方法，以確保SOE測(cè)試儀量值溯源的準(zhǔn)確、可靠。

關(guān)鍵詞：SOE測(cè)試儀；時(shí)間間隔；校準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TQ573+.69文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)生前后各主輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，其性能直接影響機(jī)組和重要輔機(jī)事故狀態(tài)分析的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。SOE測(cè)試儀是一種用于測(cè)試SOE記錄準(zhǔn)確性及時(shí)間分辨能力的儀器設(shè)備，其具體測(cè)試過(guò)程為：測(cè)試儀按設(shè)定順序產(chǎn)生一組標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作閉合信號(hào)（具有準(zhǔn)確的排列順序和時(shí)間間隔）觸發(fā)被測(cè)試的SOE，然后通過(guò)比較SOE的觸發(fā)記錄與測(cè)試儀的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)在排序和時(shí)間間隔上的偏差，以達(dá)到檢驗(yàn)SOE記錄是否準(zhǔn)確及其時(shí)間分辨能力是否符合要求的目的。

從上述描述可知，測(cè)試儀所需計(jì)量溯源的參數(shù)本質(zhì)是開(kāi)關(guān)量相繼動(dòng)作的時(shí)間間隔，但現(xiàn)階段我國(guó)并沒(méi)有發(fā)布與SOE測(cè)試儀計(jì)量相關(guān)的國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范。

1SOE測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)

按照DL/T 659—2016《火力發(fā)電廠分散性控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》要求，SOE測(cè)試儀的分辨力不應(yīng)超過(guò)1 ms，當(dāng)信號(hào)時(shí)間間隔為1 ms時(shí)，其最大允許誤差的絕對(duì)值不超過(guò)10μs。另外，依據(jù)測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度是被測(cè)對(duì)象準(zhǔn)確度1/3～1/10的原則，目前在用的SOE測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)中的最大允許誤差為±3μs（時(shí)間間隔≤1 ms），±0.1%（時(shí)間間隔>1 ms）。相應(yīng)的，用于校準(zhǔn)SOE測(cè)試儀標(biāo)準(zhǔn)器的最大允許誤差應(yīng)優(yōu)于1×10-4，且測(cè)量范圍應(yīng)能覆蓋測(cè)試儀的輸出范圍。

2SOE測(cè)試儀校準(zhǔn)原理

SOE測(cè)試儀輸出端為無(wú)源模擬開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，輸出量為順序或逆序延時(shí)觸發(fā)的動(dòng)作信號(hào)組，這說(shuō)明其工作原理與JJG 601—2022《時(shí)間檢定儀》檢定規(guī)程中規(guī)定“電秒表檢定儀兩路空接點(diǎn)按一定時(shí)間間隔相繼動(dòng)作”的原理類似，不同之處在于測(cè)試儀往往是多路開(kāi)關(guān)組（16路～1024路）相繼動(dòng)作。

時(shí)間間隔參數(shù)可采用時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x或數(shù)字示波器進(jìn)行計(jì)量，但由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)為無(wú)源，無(wú)法直接通過(guò)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x、數(shù)字示波器測(cè)出啟動(dòng)和停止信號(hào)。此時(shí)若在被校SOE測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)回路中接入直流電壓源和限流電阻，將開(kāi)關(guān)組相繼動(dòng)作閉合過(guò)程轉(zhuǎn)化為電平依次輸出的形式，便可通過(guò)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x或數(shù)字示波器對(duì)相鄰兩路電平產(chǎn)生的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)SOE測(cè)試儀時(shí)間間隔參數(shù)的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為瞬變電平信號(hào)的原理圖如圖1所示。

3校準(zhǔn)條件及所用標(biāo)準(zhǔn)器設(shè)備

由于SOE測(cè)試儀校準(zhǔn)參數(shù)為時(shí)間間隔，屬于時(shí)間頻率類計(jì)量器具，內(nèi)置石英晶體振蕩器，校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件可參照相應(yīng)的校準(zhǔn)規(guī)范，即環(huán)境溫度為15～30℃，校準(zhǔn)過(guò)程中環(huán)境溫度變化不超過(guò)±2℃，相對(duì)濕度≤80%。

校準(zhǔn)所用標(biāo)準(zhǔn)器為時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x，測(cè)量范圍為100μs～10 s，最大允許誤差為±1×10-5。

數(shù)字示波器的時(shí)基范圍為1 ns/div～5 s/div，最大允許誤差為±1×10-5。

4SOE測(cè)試儀校準(zhǔn)方法

基于將動(dòng)作開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平脈沖信號(hào)的原理，測(cè)試儀的校準(zhǔn)接線如圖2所示。其中直流穩(wěn)壓源輸出設(shè)置為5 V或不超過(guò)時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x、數(shù)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?；芈冯娏鞑怀^(guò)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)所能承受的最大電流值。

4.1時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)法

將時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的測(cè)量通道CH1和CH2分別與被校測(cè)試儀輸出通道CH1、CH2對(duì)應(yīng)連接的限流電阻R1、R2并聯(lián)，設(shè)置時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的功能為“時(shí)間間隔測(cè)量1-2”，即通道1接收啟動(dòng)條件信號(hào)，通道2接收停止條件信號(hào)。調(diào)整啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)電平為最大輸入電平的中間值，并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整以獲得穩(wěn)定的時(shí)間間隔測(cè)量值。啟動(dòng)和停止通道的觸發(fā)斜率均設(shè)置為“+”。校準(zhǔn)點(diǎn)選取一般依據(jù)最小值為第一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，其余各點(diǎn)按10倍程遞增，最后一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)為最大輸出值的原則，也可根據(jù)用戶實(shí)際需要進(jìn)行選點(diǎn)。被校測(cè)試儀設(shè)置為“順序觸發(fā)”，根據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置被校測(cè)試儀的觸發(fā)時(shí)間間隔值，測(cè)量第一個(gè)輸出接口中相鄰兩個(gè)通道（1-2、2-3、…、i-i+1）的時(shí)間間隔。在測(cè)試儀的第2、3、…、j個(gè)輸出接口，依次重復(fù)選點(diǎn)步驟并啟動(dòng)測(cè)量，最終得到測(cè)試儀觸發(fā)時(shí)間間隔的校準(zhǔn)結(jié)果。

4.2數(shù)字示波器校準(zhǔn)法

將數(shù)字示波器的測(cè)量通道CH1和CH2分別與被校測(cè)試儀輸出通道CH1、CH2對(duì)應(yīng)連接的限流電阻R1、R2并聯(lián)。數(shù)字示波器兩個(gè)通道設(shè)置為1 MΩ、DC耦合、零偏置，垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)選擇2 V/div或能夠測(cè)得直流電壓源所輸出電壓值的擋位，水平偏轉(zhuǎn)系數(shù)選擇1 s/div。校準(zhǔn)點(diǎn)選取參照時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)法，被校測(cè)試儀設(shè)置為“順序觸發(fā)”，根據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置被校測(cè)試儀的觸發(fā)時(shí)間間隔值，先按下數(shù)字示波器單次觸發(fā)按鍵，再啟動(dòng)被校測(cè)試儀輸出。通過(guò)數(shù)字示波器的單次觸發(fā)功能捕獲測(cè)試儀兩個(gè)開(kāi)關(guān)通道的電平波形后，將波形陡變位置盡量移動(dòng)到示波器屏幕中間并將波形展開(kāi)放大到合適大小，選擇垂直光標(biāo)功能，將光標(biāo)A、B分別移動(dòng)到CH1、CH2波形陡變點(diǎn)或波形幅值50%處或其他易于標(biāo)定的點(diǎn)，前提是A、B光標(biāo)所標(biāo)定位置必須確保一致。例如，光標(biāo)A標(biāo)定點(diǎn)為CH1波形的陡變起點(diǎn)，則光標(biāo)B標(biāo)定點(diǎn)則必須為CH2波形的陡變起點(diǎn)。此時(shí)A、B光標(biāo)的時(shí)間差即為被校測(cè)試儀通道CH1與CH2之間的觸發(fā)時(shí)間間隔值。按上述步驟繼續(xù)測(cè)量第一個(gè)輸出接口中其他相鄰兩個(gè)通道（2-3、…、i-i+1）的時(shí)間間隔。在測(cè)試儀的第2、3、…、j個(gè)輸出接口，依次重復(fù)上述操作步驟，最終得到測(cè)試儀觸發(fā)時(shí)間間隔的校準(zhǔn)結(jié)果。

5校準(zhǔn)方法的比較及結(jié)果驗(yàn)證

本次校準(zhǔn)所用的時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x和數(shù)字示波器的時(shí)間最大允許誤差皆為±1×10-5。以被校測(cè)試儀設(shè)置的1 ms（最大允許誤差：±3μs）校準(zhǔn)點(diǎn)為例，各測(cè)量10次，其結(jié)果數(shù)據(jù)如表1所示。

從實(shí)際操作步驟看，時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)法相對(duì)簡(jiǎn)單，效率較高，測(cè)量讀數(shù)直觀。時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x兩個(gè)測(cè)量通道的設(shè)置只進(jìn)行一次，然后依次更換連接被校SOE測(cè)試儀的其余通道，重復(fù)選點(diǎn)測(cè)量即可。但需要注意的是，由于兩路脈沖電平的穩(wěn)定性影響以及上升沿斜率的不完全一致，有可能導(dǎo)致時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x在標(biāo)定啟動(dòng)和停止位置時(shí)有偏離和波動(dòng)。在實(shí)際校準(zhǔn)過(guò)程中可通過(guò)適當(dāng)調(diào)整時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x的觸發(fā)電平值、打開(kāi)濾波器功能等操作減少上述因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。數(shù)字示波器校準(zhǔn)法操作相對(duì)復(fù)雜，校準(zhǔn)耗時(shí)長(zhǎng)，每次測(cè)量都需要在示波器捕獲波形后，將波形陡變處移動(dòng)至示波器屏幕大致中心位置并展開(kāi)到合適大小，通過(guò)雙光標(biāo)依次標(biāo)定才能讀取兩個(gè)波形產(chǎn)生的先后時(shí)間間隔結(jié)果值，但校準(zhǔn)時(shí)可通過(guò)觀測(cè)波形特性更為直觀地了解SOE測(cè)試儀的工作模式、開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化及是否存在干擾因素造成的波形畸變。

6結(jié)束語(yǔ)

本文借鑒JJG 601—2022《時(shí)間檢定儀》檢定規(guī)程中電秒表檢定儀的工作原理及接線方法，通過(guò)將動(dòng)作開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為瞬變電平信號(hào)的方式，采用時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)法和數(shù)字示波器校準(zhǔn)法實(shí)現(xiàn)了SOE測(cè)試儀觸發(fā)時(shí)間間隔的校準(zhǔn)。通過(guò)實(shí)際測(cè)量比較了兩種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并驗(yàn)證了校準(zhǔn)方法的有效性，為將來(lái)開(kāi)展SOE測(cè)試儀的校準(zhǔn)工作提供了可行的校準(zhǔn)方案。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

鄧家成，男，1987年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)闀r(shí)間頻率計(jì)量。

（編輯：李加鵬，收稿日期：2024-05-10）