简析数字化电能计量检测技术

简析数字化电能计量检测技术

发表时间：2012-12-24T11:27:24.373Z 来源：《赤子》2012年第21期供稿作者：宋志华付海贵

[导读] 电能计量自动化系统在电网中所占的位置非常重要，在提高企业电网经济运行管理水平和经济效益方面发挥着不可估量的作用。宋志华付海贵（双鸭山电业局计量所，黑龙江双鸭山 155100）

摘要：电能计量自动化系统在电网中所占的位置非常重要，在提高企业电网经济运行管理水平和经济效益方面发挥着不可估量的作用。本文重点探讨了数字化电能计量系统及其检测技术，希望对我国数字化电能计量检测系统的完善起到一定参考作用。

关键词：电能计量；检测技术；数字化

引言

目前，我国电网正在进行智能化的电网改建，电网电能计量正在快速地向自动化、信息化和互动化方向发展。数字化变电站的信息采集、传输、处理和输出将实现全过程数字化运行，各种功能模块、子系统将共用统一的信息平台，从而避免了设备重复投入等问题。

1 数字化电能计量系统

为了解决现有高压电能计量系统中综合误差过大的问题，采用具有数字量输出的高压电子式电压、电流互感器采集高压信号，以光纤作为二次信号传输回路，并采用一种具有数字输入接口的电能计量装置，实现数字化的高压电能计量系统已经成为今后工作的重点。以下对数字化电能计量系统的概念和特点做了详细论述并就数字化电能计量系统中应该注意的问题提出了几点建设性的意见。

1.1 数字化电能计量系统的概念及特点

智能变电站电能计量技术在模拟量采集上实现全数字量化后通过光纤线路传输，利用点对点或高速以太网方式传输至数字式电能表，为智能变电站内电能计量提供了准确的、可靠的数据来源，从而构成变电站数字化电能计量系统。数字化电能计量系统是为适应新时期信息化的飞速发展而必须要建立和健全的电能计量系统，因此加快对数字化电能计量系统的概念研究就迫在眉睫，对数字化电能计量系统中基本概念的研究有利于加大理论研究水平的不断提高。

智能电能计量系统以计算机技术为基础，以数字通信技术为支撑，具有信息传输快、处理速度快、传输准确、抗干扰能力强等特点。使得计量信息的获取、传输和处理实现了一体化和实时化。发达的数字化信息网络所具有的大信息流量和高速信息处理能力，有效地解决了目前运行监测数据传输慢、通讯难、存储量小的难题，极大地提高了电能计量装置运行监测水平，实现了电能计量装置运行的全程监控。鉴于智能电能计量系统的较多优点，所以加快建立健全现代化数字化的电能计量系统的步伐是我国电网建设中的重中之重。

1.2 运用数字化电能计量系统需注意的问题

目前智能互感器的技术还不够成熟，缺少一定的运行维护经验并且存在测量精度的温度漂移和长期运行可靠性较差的缺点，实践中还需要进一步完善和发展。

智能互感器和具有接收数字信号功能的智能电能表采用了全新的测量方法和工作原理，这些新型电能计量器具，按照国家法规必须具有国家法定计量检定机构的认证，因此智能互感器和智能电能表的认证工作也是当务之急。

新型智能计量装置必须使用全新的检定方法、检定技术和量值传递标准，相应的检定规程、验收规范、管理标准的制定应同步开展。计量人员的技术素质和管理能力也需要相应提高，这样才能做好任智能电能计量系统的操作、使用和维护工作。总之，只有正确对待数字化电能计量系统中存在的问题，才能不断加快我国数字化电能计量系统的不断优化。在建立健全数字化电能计量系统时要有超前意识，注重对可能出现问题的研究和综合考虑，只有这样才能够使数字化电能计量系统顺利运行。

2 数字化电能计量系统的检测

2.1 模拟小信号输出式电子式互感器的检测校验

当检测电流互感器时，调压器/升流器为标准电磁式电流互感器和被测电子式电流互感器提供一次电流，当检测电压互感器时，它们则为标准电磁式电压互感器和被测电子式电压互感器提供一次电压。标准和被检的二次值分别输入各自连接的数据采集器，采样同步信号触发器按照控制机指令向两块数据采集器发出同步采样命令。采样完毕后进行一系列的计算，从而得出需要的数值。

2.2 数字接口电子式互感器的检测技术

被检电子式互感器二次的输出送到合并单元，合并单元按同步信号节奏输出数据包。标准互感器的二次输出到数据采集器，采样同步信号触发器按照控制机指令向两块数据采集器发出同步采样命令，从而两路数据包经同步信号的控制而趋于同步。控制计算机将合并单元输出的数据帧进行解析，经计算得到被电子式检互感器的二次输出值的幅值和相位移，再对数据采集器发送的数据包进行计算，得到标准互感器的二次输出值的幅值和相位移，数字接口的电子式互感器比差和角差。

2.3 模拟接口数字化电能表检测方案

通过低压标准测试系统和变换单元的组合来检测具有模拟接口数字化电能表的准确度。带模拟接口的数字化电能表的检测装置主要由标准源、电流变换单元、被检数字化电能表几部分组成。标准源采用高速16bitDAC模块以上百kHz的速率输出符合IEC60044－7/8标准的数字化正弦电压信号，再通过信号调理回路进行幅值调整、滤波整形。经调理后的数字化正弦电压信号再通过输出缓冲后到达带模拟接口的数字化电能表的输入端。该检测系统由上位机软件控制，除可提供实现常规检测点的基本误差外，还能进行走字、启动、潜动、失压、断相等功能的检测。

2.4 数字接口电能表测试方案

考虑到整个装置具有数字化的特点，只须检验被检电能表接收数据的安全性、稳定性以及电能计量的准确性。在进行检测时，数字信号源通过高速DSP输出电压、电流的波形信号，再将其采样并编码为符合IEC61850协议的协议帧输出到网络端口，通过低延时交换机将信号复制到每一个端口，经电/光转换电路将这些符合IEC61850协议的信号转换为多模/单模光信号送入标准表和各被检表。数字标准表脉冲与被检电能表累计电能输出脉冲，并同时送入误差处理器，经比较两者间的比例关系得出误差值。该检测系统由上位机软件控制，除提供实现常规测试点的基本误差外，还能进行走字、启动、潜动、失压、断相、协议符合性、随机丢帧等功能的检测。

3 应用数字化电能计量检测技术的重要性

伴随着智能电网建设步伐的加快，电网电能的计量正快速向自动化、信息化、互动化方向发展。研究数字化变电站用电子式互感器、数字化电能表的检测技术，研制出能对数字化电能表进行实验室检测及现场检测的检定装置，建立实验室以及数字化变电站电能表检测平