李燕 袁泉

摘 要 電子式互感器的輸出遵循IEC61850－9－1、IEC61850－9－2通信規(guī)約和IEC60044－8協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)字接口輸入到數(shù)字化電能表進(jìn)行電能量等參數(shù)的計(jì)算。傳統(tǒng)的互感器、電能表模擬校驗(yàn)裝置和技術(shù)無法適應(yīng)對(duì)電子式互感器、數(shù)字化電能表的校驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化 電能 檢測(cè)

中圖分類號(hào)： TM933. 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前國(guó)家電網(wǎng)公司正在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)，電網(wǎng)電能計(jì)量正在快速地向自動(dòng)化、信息化、互動(dòng)化方向發(fā)展。數(shù)字化變電站的信息采集、傳輸、處理和輸出將實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)字化運(yùn)行，各種功能模塊、子系統(tǒng)將共用統(tǒng)一的信息平臺(tái)，避免了設(shè)備重復(fù)投入，測(cè)量準(zhǔn)確度高、無飽和、無電流互感器開路等煩惱。二次接線采用光纖取代電纜，具有電磁兼容性能優(yōu)越，信息傳輸通道都可自檢，可靠性高，管理自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施，將改變傳統(tǒng)變電站的體系及架構(gòu)，降低變電站的綜合建設(shè)成本，提高變電站的自動(dòng)化水平，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究正蓬勃發(fā)展。

一、數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)

數(shù)字化變電站三相電能計(jì)量系統(tǒng)一般由電子式電壓互感器、電子式電流互感器、信息合并單元、電能計(jì)量表計(jì)三部分組成。

電子式互感器由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電流或電壓傳感器組成，用以將正比于被測(cè)量的量傳輸給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。數(shù)字化變電站用電能表分為數(shù)字接口和低壓小信號(hào)模擬接口2種。數(shù)字接口數(shù)字化電能表的信號(hào)輸入采用光學(xué)接口，可接收合并單元輸出的IEC61850－9－1/2協(xié)議包，根據(jù)電流、電壓、采樣頻率等數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼和時(shí)間相關(guān)數(shù)組，完成電能計(jì)量功能；低壓模擬小信號(hào)接口的數(shù)字電能表的信號(hào)輸入采用電氣接口，與遵循IEC60044－7，IEC 60044－8標(biāo)準(zhǔn)的外接式電子式電壓互感器、電子式電流互感器配合使用。

將相同準(zhǔn)確度等級(jí)的傳統(tǒng)電能計(jì)量系統(tǒng)和數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行比較，數(shù)字化電能表在理想狀態(tài)下的運(yùn)行誤差很小，不需檢測(cè)。但實(shí)際上，由于存在以下原因，還是會(huì)給數(shù)字化電能表帶來一定的誤差：數(shù)字化變電站對(duì)實(shí)際的電壓、電流信號(hào)的不同周期采樣的點(diǎn)數(shù)會(huì)有不同；電能計(jì)量上對(duì)諧波的處理，是通過FFT分析實(shí)現(xiàn)的，不同的采樣點(diǎn)數(shù)也影響FFT分析的結(jié)果；各種電壓、電流互感器輸出規(guī)格對(duì)應(yīng)的計(jì)量量化系數(shù)不同；數(shù)字化電能表在未收到合并單元發(fā)來的數(shù)據(jù)包，或收到的數(shù)據(jù)信息不合理時(shí)，就需要作相應(yīng)的容錯(cuò)處理。

二、數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)的檢測(cè)

（一）模擬小信號(hào)輸出式電子式互感器的檢測(cè)校驗(yàn)。

當(dāng)檢測(cè)電流互感器時(shí)，調(diào)壓器/升流器為標(biāo)準(zhǔn)電磁式電流互感器和被測(cè)電子式電流互感器提供一次電流，當(dāng)檢測(cè)電壓互感器時(shí)，它們則為標(biāo)準(zhǔn)電磁式電壓互感器和被測(cè)電子式電壓互感器提供一次電壓。標(biāo)準(zhǔn)和被檢的二次值分別輸入各自連接的數(shù)據(jù)采集器(可外控采樣的數(shù)字萬用表)，采樣同步信號(hào)觸發(fā)器按照控制機(jī)指令向兩塊數(shù)據(jù)采集器發(fā)出同步采樣命令。采樣完畢后，進(jìn)行一系列的計(jì)算，得出需要的數(shù)值。

（二）數(shù)字接口電子式互感器的檢測(cè)技術(shù)。

被檢電子式互感器二次的輸出送到合并單元，合并單元按同步信號(hào)節(jié)奏輸出數(shù)據(jù)包。標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次輸出到數(shù)據(jù)采集器，采樣同步信號(hào)觸發(fā)器按照控制機(jī)指令向兩塊數(shù)據(jù)采集器發(fā)出同步采樣命令。兩路數(shù)據(jù)包經(jīng)同步信號(hào)的控制而趨于同步?？刂朴?jì)算機(jī)將合并單元輸出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，經(jīng)計(jì)算得到被電子式檢互感器的二次輸出值的幅值和相位移；再對(duì)數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行計(jì)算，得到標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次輸出值的幅值和相位移，數(shù)字接口的電子式互感器比差和角差。

（三）模擬接口數(shù)字化電能表檢測(cè)方案。

通過低壓標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)和變換單元的組合，來檢測(cè)具有模擬接口數(shù)字化電能表的準(zhǔn)確度。帶模擬接口的數(shù)字化電能表的檢測(cè)裝置主要由以下幾部分組成: 標(biāo)準(zhǔn)源，電壓、電流變換單元，被檢數(shù)字化電能表。標(biāo)準(zhǔn)源采用高速 16bitDAC模塊以上百 kHz 的速率輸出符合 IEC60044 － 7/8 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化正弦電壓信號(hào)，再通過信號(hào)調(diào)理回路進(jìn)行幅值調(diào)整、濾波整形。經(jīng)調(diào)理后的數(shù)字化正弦電壓信號(hào)再通過輸出緩沖后到達(dá)帶模擬接口的數(shù)字化電能表的輸入端。該檢測(cè)系統(tǒng)由上位機(jī)軟件控制，除可提供實(shí)現(xiàn)常規(guī)檢測(cè)點(diǎn)的基本誤差外，還能進(jìn)行走字、啟動(dòng)、潛動(dòng)、失壓、斷相等功能的檢測(cè)。

（四）數(shù)字接口電能表測(cè)試方案。

考慮到整個(gè)裝置具有數(shù)字化的特點(diǎn)，只須檢驗(yàn)被檢電能表接收數(shù)據(jù)的安全性、穩(wěn)定性以及電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。檢測(cè)時(shí)，數(shù)字信號(hào)源通過高速DSP輸出電壓、電流的波形信號(hào)，再將其采樣并編碼為符合IEC61850協(xié)議的協(xié)議幀輸出到網(wǎng)絡(luò)端口。通過低延時(shí)交換機(jī)將信號(hào)復(fù)制到每一個(gè)端口，經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換電路將這些符合IEC61850協(xié)議的信號(hào)轉(zhuǎn)換為多模/單模光信號(hào)送入標(biāo)準(zhǔn)表和各被檢表。數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表脈沖與被檢電能表累計(jì)電能輸出脈沖，并同時(shí)送入誤差處理器。經(jīng)比較兩者間的比例關(guān)系得出誤差值。該檢測(cè)系統(tǒng)由上位機(jī)軟件控制，除提供實(shí)現(xiàn)常規(guī)測(cè)試點(diǎn)的基本誤差外，還能進(jìn)行走字、啟動(dòng)、潛動(dòng)、失壓、斷相、協(xié)議符合性、隨機(jī)丟幀等功能的檢測(cè)。

三、小結(jié)

伴隨著電網(wǎng)公司大力加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，電網(wǎng)電能的計(jì)量正快速向自動(dòng)化、信息化、互動(dòng)化方向發(fā)展。研究數(shù)字化變電站用電子式互感器、數(shù)字化電能表的檢測(cè)技術(shù)，研制出能對(duì)數(shù)字化變電站用、帶模擬接口、數(shù)字接口的數(shù)字化電能表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的檢定裝置，建立實(shí)驗(yàn)室用以及現(xiàn)場(chǎng)用數(shù)字化變電站電能表檢測(cè)平臺(tái)，無疑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文分析了電子式互感器和數(shù)字化電能表的檢定技術(shù)，為有效解決數(shù)字化變電站電能計(jì)量的檢定問題提出了一種解決方案?！?/p>

（作者單位：信陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心）

參考文獻(xiàn)：

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