周彩霞

（焦作市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南焦作 454000）

數(shù)字化電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)方案分析

周彩霞

（焦作市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南焦作 454000）

科技的發(fā)展日新月異，變電站電能計(jì)量技術(shù)逐漸呈現(xiàn)出數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，電子互感器和數(shù)字化電能變的產(chǎn)生給電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求?；谝陨?，本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)，提出了數(shù)字化電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)方案，旨在為促進(jìn)變電站電能計(jì)量的數(shù)字化發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

數(shù)字化 電能計(jì)量 檢測(cè) 技術(shù)方案

我國(guó)大力提倡智能電網(wǎng)的建設(shè)，數(shù)字化電能表和電子式互感器的應(yīng)用逐漸廣泛，這就改電能計(jì)量檢測(cè)提出了更高的要求，要想保證計(jì)量裝置運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，就必須建立科學(xué)的電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)方案。

1 數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)分析

1.1 電子式互感器

電子式互感器主要包括二次變換器的電流或電壓傳感器和連接傳輸系統(tǒng)，被測(cè)量的量能夠按比例傳輸給測(cè)量?jī)x器儀表或保護(hù)控制裝置，電子式互感器能夠通過(guò)兩種方式與二次設(shè)備連接，一種是數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為低壓模擬量，一種是直接與帶有數(shù)字化接口的二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接。電子互感器分為四個(gè)單元：①電壓電流傳感器單元：利用相關(guān)裝置產(chǎn)生與一次端子電壓或電流對(duì)應(yīng)信號(hào)；②一次傳感器單元：將信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，以此來(lái)適合光纖傳輸；③光纖輸出單元：將轉(zhuǎn)化的光信號(hào)傳輸給二次轉(zhuǎn)化器［1］；④二次轉(zhuǎn)化器：將接受的信號(hào)轉(zhuǎn)化為合并單元能夠接受的光信號(hào)，將轉(zhuǎn)化后的光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)胶喜卧小?/p>

1.2 合并單元

一臺(tái)合并單元中有多個(gè)二次轉(zhuǎn)化器數(shù)據(jù)通道，每一個(gè)數(shù)據(jù)通道與電子式互感器對(duì)應(yīng)，傳輸單一采樣測(cè)量值數(shù)據(jù)。在組合單元情況下，一個(gè)物理接口能夠與多個(gè)數(shù)據(jù)通道連接，合并單元以時(shí)鐘同步信號(hào)為基礎(chǔ)，對(duì)同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行采樣，之后按照相關(guān)協(xié)議發(fā)送到二次設(shè)備中，合并單元通過(guò)多模光纖采用以太網(wǎng)協(xié)議傳輸采樣數(shù)據(jù)值。

1.3 數(shù)字化電能表

數(shù)字化電能表中有信息采集接口，有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化協(xié)議接口芯片，有計(jì)算電參量的數(shù)字信號(hào)處理器，其能夠?qū)Ξ?dāng)前的功率脈沖進(jìn)行指示，之后將信號(hào)傳送到中央微處理器單元中進(jìn)行電參量的累加，點(diǎn)陣液晶顯示模塊能夠?qū)Ρ碛?jì)的相關(guān)信息進(jìn)行反映和顯示，實(shí)現(xiàn)用戶信息的獲取［2］。表計(jì)能夠以光纖以太網(wǎng)為基礎(chǔ)來(lái)讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。電子式互感器、合并單元與數(shù)字化電能表的通信主要通過(guò)光纖來(lái)完成，隔離電氣，避免電磁環(huán)境對(duì)信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

1.4 數(shù)字化電能計(jì)量誤差分析

數(shù)字化變電站中，電壓信號(hào)和電流信號(hào)不可能是理想化的周期信號(hào)，因此采樣點(diǎn)數(shù)在不同周期可能會(huì)有所差異，這就會(huì)對(duì)電能表計(jì)量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。

電能計(jì)量通過(guò)FFT來(lái)處理諧波，F(xiàn)FT分析受到采樣點(diǎn)數(shù)的影響，因此諧波也會(huì)對(duì)數(shù)字化電能計(jì)量準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。

不同電壓互感器和電流互感器輸出規(guī)格會(huì)產(chǎn)生不同的計(jì)量量化系數(shù)，量化的數(shù)學(xué)模型中，量化系數(shù)的確定主要通過(guò)對(duì)電壓和電流的實(shí)際值計(jì)算得出，不需要對(duì)程序進(jìn)行修改，因此額定電壓也會(huì)影響數(shù)字化電能計(jì)量的準(zhǔn)確定，應(yīng)當(dāng)對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。

如果數(shù)字化電能表受到的數(shù)據(jù)信息不合理，或沒(méi)有受到數(shù)據(jù)包，則會(huì)進(jìn)行容錯(cuò)處理，因此容錯(cuò)能力也會(huì)影響數(shù)字化電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)。

2 數(shù)字化電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)方案探討

2.1 電子式互感器檢測(cè)技術(shù)方案

電子式互感器檢測(cè)技術(shù)方案如下：調(diào)壓器/升流器產(chǎn)生檢測(cè)所需要的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，在檢測(cè)電力互感器的過(guò)程中，電磁式電流互感器以及被測(cè)電子式互感器的一次電流由調(diào)壓器/升流器來(lái)提供，而在檢測(cè)電子式電壓互感器的過(guò)程中，調(diào)壓器/升流器則能夠提供一次電壓。將被檢測(cè)的電子式互感器二次輸入到合并單元中，之后由合并單元以同步信號(hào)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的輸出，數(shù)據(jù)采集器接收到標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次輸出，控制機(jī)發(fā)出指令，采樣同步觸發(fā)器受到指令后會(huì)發(fā)出同步采樣的命令，則兩塊數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行同步采樣，在采樣結(jié)束之后，合并單元輸出數(shù)據(jù)幀給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的解析，對(duì)波形數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行傅里葉變換，得到被檢測(cè)電子式互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次輸出值幅值以及相位移，從而計(jì)算出被檢測(cè)電子式互感器的相位誤差，完成對(duì)電子式互感器的檢測(cè)［3］。

2.2 數(shù)字接口電能表的檢測(cè)方案

信號(hào)源、交換機(jī)、誤差處理器以及電源單元等設(shè)備組成數(shù)字式電能表的檢測(cè)裝置。信號(hào)源以設(shè)置參數(shù)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給被測(cè)表，將標(biāo)準(zhǔn)表和被測(cè)數(shù)字接口電能表發(fā)出計(jì)量的脈沖，誤差處理器在接收脈沖之后會(huì)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算的誤差值顯示出來(lái)，上位機(jī)與信號(hào)源和標(biāo)準(zhǔn)表誤差處理器連接，另外一路總線則連接被測(cè)數(shù)字接口點(diǎn)嫩表，設(shè)置并控制參數(shù)，之后對(duì)被測(cè)數(shù)字接口電能表數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測(cè)。

在檢測(cè)的過(guò)程中，在高速DSP下，數(shù)字信號(hào)源對(duì)電壓波形信號(hào)和電流波形信號(hào)進(jìn)行輸出，對(duì)波形信號(hào)采樣和編碼，在符合相關(guān)協(xié)議之后進(jìn)行輸出，由網(wǎng)絡(luò)端口接收［4］。低延時(shí)交換機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，將復(fù)制的信號(hào)傳輸?shù)蕉丝?，?光轉(zhuǎn)換電路對(duì)符合協(xié)議的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為多模/單模光信號(hào)，將轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)送入到標(biāo)準(zhǔn)電能表和被測(cè)數(shù)字接口電能表中。電能輸出脈沖被標(biāo)準(zhǔn)表和被測(cè)表雷擊，之后同步送入到誤差處理器中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表和被測(cè)表累計(jì)脈沖的比例關(guān)系進(jìn)行分析計(jì)算，得出誤差值，從而完成對(duì)數(shù)字接口電能表的檢測(cè)。這種檢測(cè)方案中的檢測(cè)系統(tǒng)受到上位機(jī)軟件的控制，除了能夠?qū)?shù)字接口電能表常規(guī)測(cè)試點(diǎn)誤差進(jìn)行檢測(cè)之外，還能夠?qū)?shù)字接口電能表的啟動(dòng)、斷相、走字以及協(xié)議符合性和隨機(jī)丟幀等問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)功能更加豐富。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)數(shù)字化電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的研究至關(guān)重要，其是保證數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行的關(guān)鍵。本文從電子式互感器的檢測(cè)方案和數(shù)字化電能表的檢測(cè)方案簡(jiǎn)要分析了數(shù)字化電能計(jì)量技術(shù)的檢測(cè)方案，旨在為促進(jìn)數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

［1］劉衛(wèi)新，李斌，高峰.數(shù)字化電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究［J］.新疆電力技術(shù)，2013，01：1-4.

［2］艾兵，江波.數(shù)字電能計(jì)量及其電能表檢測(cè)技術(shù)［J］.四川電力技術(shù)，2011，02：10-13+17.

［3］賴廣臨.數(shù)字化變電站的電能計(jì)量檢測(cè)技術(shù)討論［J］.廣東科技，2012，03：71-72+74.

［4］潘峰，林國(guó)營(yíng)，張鼎衢.數(shù)字化電能計(jì)量裝置通信規(guī)約測(cè)試方法［J］.廣東電力，2015，09：119-122.