摘 要：數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)在智能變電站中有著廣泛的應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的應(yīng)用結(jié)果，但是實(shí)際應(yīng)用結(jié)果來(lái)看仍然存在一些問(wèn)題有待解決?；诖?，文章對(duì)數(shù)字化電能系統(tǒng)進(jìn)行了分析，希望對(duì)相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

關(guān)鍵詞：智能變電站；數(shù)字化；計(jì)量系統(tǒng)

數(shù)字科技的高速發(fā)展，我國(guó)的多數(shù)變電站都向智能化方向發(fā)展，在新技術(shù)要求下，需要數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)滿足智能變電站的運(yùn)行需求。智能變電站與傳統(tǒng)變電站中電能計(jì)量系統(tǒng)之間存在較大差別，因此需要加強(qiáng)分析，確保數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并且為智能變電站的運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 智能變電站

智能變電站是智能電網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，在具體應(yīng)用中主要的作用是為智能電網(wǎng)的運(yùn)行可靠、標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)支撐。智能變電站應(yīng)用的智能設(shè)備都具有集成、可靠、低碳等優(yōu)點(diǎn)，所有的設(shè)備都建立在同一平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用一次、二次設(shè)備的信息化傳輸和網(wǎng)路連接，自動(dòng)完成系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)信息的采集、控制、計(jì)量等基本功能。

設(shè)計(jì)智能變電站過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分體現(xiàn)變電站在自動(dòng)化、信息化等方面的需求。目前，我國(guó)智能變電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)主要依據(jù)“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、整體推進(jìn)”的原則有序開(kāi)展。100-220kV的智能變電站在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且積累了大量的工作經(jīng)驗(yàn)，500kV智能變電站也在進(jìn)一步研究與建設(shè)中。

2 數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 電子式互感器

電子式互感器是由連接二次轉(zhuǎn)換器和傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的傳感器構(gòu)成的裝置，其與二次設(shè)備接口連接方式有以下兩種：（1）對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行再次處理，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為低壓模擬量。（2）輸出端口與數(shù)字化接口中的二次設(shè)備相連。

2.2 合并單元

電能計(jì)量系統(tǒng)中合并單元的主要功能有以下幾點(diǎn)：（1）遠(yuǎn)端模塊在具體工作中的能源主要通過(guò)光能量的方式提供。（2）接收同步光信號(hào)，從而使系統(tǒng)具備同步遠(yuǎn)端同步采樣功能。（3）接收采樣光信號(hào)。

在合并單元中的遠(yuǎn)端模塊的工作電源主要由激光電源和取能線圈兩者共同提供，兩者可以相互檢查，并且互相可以作為對(duì)方的備用設(shè)備。激光電源能夠系統(tǒng)的運(yùn)行提供高能激光，取線圈在完成一次電能刺激后，整流濾波為系統(tǒng)提供直流電源，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

合并電源可以輔助CPU提供測(cè)量和保護(hù)等多方面功能，同時(shí)通過(guò)利用以太網(wǎng)或光纖為系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的測(cè)量和監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 數(shù)字化電能表

數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)中使用的新型儀表為數(shù)字化電能表，其在工作中的原理是與電子式互感器配合使用，整個(gè)通信環(huán)節(jié)通過(guò)光纖完成，在具體操作過(guò)程中，只要將數(shù)字化電表中的數(shù)據(jù)輸入通道，并且與單元數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)合并，并且可以正常輸出和接受合并單元中的具體數(shù)據(jù)。

3 數(shù)字電能計(jì)量表誤差

數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)中所采集的數(shù)值的傳輸都是通過(guò)光纖完成的，并且在形式上都為數(shù)字量，在這一點(diǎn)上對(duì)傳統(tǒng)的電能計(jì)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，并未對(duì)系統(tǒng)中的電壓和電流進(jìn)行二次線路模擬，因此電能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在線路傳輸過(guò)程中并不會(huì)出現(xiàn)誤差。與此同時(shí)，數(shù)字電能表如果被安裝終端，其在變電站運(yùn)行過(guò)程中的主要功能是接收輸出信號(hào)幀，并對(duì)其進(jìn)行合并，輸入的具體信號(hào)為通過(guò)數(shù)字量的形式表示，因此在具體操作過(guò)程中不會(huì)受到溫度等外界因素的影響，因此與傳統(tǒng)的電子式電能表相比，誤差較小。

通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，電子式互感器在運(yùn)行過(guò)程中將數(shù)據(jù)輸出給計(jì)量設(shè)備后，利用光纖所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是通過(guò)數(shù)字量的方式完成的，數(shù)字化電能表對(duì)電能量和電參量的計(jì)算都是通過(guò)信號(hào)幀值直接完成的，因此在具體計(jì)算過(guò)程中不存在誤差。處于相同等級(jí)的傳統(tǒng)互感器在運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)檩敵龅哪M電壓和電量信號(hào)在傳送到電能表前都需要通過(guò)電纜線路，在這個(gè)過(guò)程中由于存在二次傳輸存在電壓損耗，因此會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量系統(tǒng)誤差加大，傳統(tǒng)電能表內(nèi)部器件的準(zhǔn)確度有限，因此，具體運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)必會(huì)存在誤差，并且通過(guò)實(shí)際的統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，誤差大小與電流/電壓互感器誤差值十分接近。由此不難看出，在同等級(jí)情況下，數(shù)字電能表與傳統(tǒng)電能表相比，計(jì)量誤差更小，更加能夠滿足計(jì)量系統(tǒng)的工作需求。

數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)中利用數(shù)字化電能表及電子式互感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電能表和互感器，因此兩者在具體比較過(guò)程中存在較大差異性。

電子式互感器利用光電效應(yīng)將高電參量轉(zhuǎn)為低電參量，將電參量的數(shù)字化，因此在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的誤差與電力負(fù)荷及光電材料直接有著密切聯(lián)系，同時(shí)由于在對(duì)單元進(jìn)行合并時(shí)，采樣值存在不同，因此會(huì)存在較大誤差。

數(shù)字化電能表運(yùn)行過(guò)程中，利用光纖接口對(duì)計(jì)算合并單元輸出的數(shù)字信號(hào)幀，這與傳統(tǒng)電能表運(yùn)行方式相比，不再會(huì)因?yàn)殡娐凡蓸佣a(chǎn)生不必要的誤差，但是需要引起工作人員注意的是，數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)存在獨(dú)特的誤差——丟幀誤差，這主要因?yàn)殡娔苡?jì)量系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化后，通過(guò)合并單元而輸出的信號(hào)幀會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，例如數(shù)據(jù)信號(hào)幀存在錯(cuò)誤、出現(xiàn)延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等現(xiàn)象，或者系統(tǒng)在具體運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)字化電能表會(huì)受到外界環(huán)境干擾，數(shù)字信號(hào)將會(huì)出現(xiàn)丟幀，或者電能表出現(xiàn)死機(jī)，最終將會(huì)導(dǎo)致漏氣情況的發(fā)生，將會(huì)加大系統(tǒng)的運(yùn)行誤差。

4 分析數(shù)字電能計(jì)量系統(tǒng)根本

4.1 檢定數(shù)字式互感器

在電能計(jì)量系統(tǒng)中應(yīng)用電子式互感器，相應(yīng)也要對(duì)檢定方法進(jìn)行改進(jìn)。但是，就目前的具體情況來(lái)看，電子式互感器的方法都是對(duì)通過(guò)傳統(tǒng)互感器進(jìn)行探索完成，而電子式互感器所輸出的信號(hào)不是模擬量而是數(shù)字量，因此無(wú)法與傳統(tǒng)互感器進(jìn)行比較，因此需要利用高精度數(shù)據(jù)采集裝置將系統(tǒng)中所模擬的量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后進(jìn)行對(duì)比。

4.2 檢定合并單元

合并單元是計(jì)量系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成結(jié)構(gòu)，目前在電力系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)的技術(shù)測(cè)試規(guī)范核技術(shù)要求。合并單元性能指標(biāo)中，報(bào)文完整性、采樣值準(zhǔn)確度等都會(huì)影響電能計(jì)量。在測(cè)試規(guī)范中，已經(jīng)對(duì)這些會(huì)對(duì)影響電能計(jì)量的有關(guān)因素進(jìn)行明確規(guī)定，并且同測(cè)試結(jié)果來(lái)看，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，合并單元檢定已經(jīng)處于一個(gè)相對(duì)成熟階段。

4.3 檢定數(shù)字電能表

理論上來(lái)說(shuō)，數(shù)字電能表在應(yīng)用過(guò)程中如上文所說(shuō)的一樣，不存在誤差，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)存在細(xì)微的誤差，引起該現(xiàn)象的主要有以下三點(diǎn)：（1）算法不當(dāng)導(dǎo)致誤差，通過(guò)電能表對(duì)電能進(jìn)行計(jì)算，采取離散化對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，這會(huì)引起偏差。（2）信號(hào)頻率波動(dòng)、非同步采樣、諧波等原因也會(huì)導(dǎo)致計(jì)量裝置誤差。（3）受電能表處理器字節(jié)限制，在對(duì)浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生有效位誤差，這也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的固有誤差。對(duì)以上三點(diǎn)原因進(jìn)行綜合分析，在處理上需要對(duì)數(shù)字式電能量值產(chǎn)生誤差的源頭進(jìn)行分析，對(duì)檢定規(guī)程和方法進(jìn)行統(tǒng)一。

目前對(duì)數(shù)字化電能表素養(yǎng)的方法有以下三種：（1）標(biāo)準(zhǔn)模擬電能表溯源。（2）標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字功率溯源。（3）計(jì)算單元溯源。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代多數(shù)變電站實(shí)現(xiàn)了智能化，在智能化變電站中對(duì)數(shù)字化電能計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，可以使智能變電站的運(yùn)行變得更加科學(xué)合理。但是，在具體應(yīng)用過(guò)程中也帶來(lái)新的問(wèn)題，因此在具體應(yīng)用過(guò)程中需要對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性分析，找到解決問(wèn)題的措施，確保智能變電站運(yùn)行的合理性。

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作者簡(jiǎn)介：李輝（1987-），男，漢族，河南省許昌市人，許繼電氣股份有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)保護(hù)自動(dòng)化。