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        數(shù)字化電能表校準(zhǔn)技術(shù)研究及測試技術(shù)探索

        2018-11-07 02:54:32杜斌
        中小企業(yè)管理與科技 2018年23期
        關(guān)鍵詞:模數(shù)電能表校驗

        杜斌

        (國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司,山西 晉中 030600)

        1 數(shù)字化電能表概述

        國內(nèi)一些廠商及研究機(jī)構(gòu)對數(shù)字化電能表校驗方法進(jìn)行了大量的研究,研究產(chǎn)品主要包括現(xiàn)場數(shù)字化電能表校驗儀和實驗室數(shù)字化電能表校驗儀,現(xiàn)場校驗儀可實現(xiàn)數(shù)字化電能表在現(xiàn)場合并單元網(wǎng)絡(luò)報文狀態(tài)下計量準(zhǔn)確度校驗。數(shù)字化電能表本質(zhì)為一個純數(shù)字信號處理設(shè)備、IT設(shè)備。對于數(shù)字化電能表校驗方法研究,目前行業(yè)內(nèi)主要有:①采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字功率源法;②采用數(shù)字化功率源和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表法;③采用模擬功率源和標(biāo)準(zhǔn)模擬電能表法[1]。

        2 數(shù)字化電能表校驗裝置實現(xiàn)方案

        數(shù)字化電能表校驗裝置由數(shù)字化功率源、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理裝置、工控機(jī)組成。

        2.1 技術(shù)原理

        數(shù)字化電能計量表可以使用標(biāo)注三相交流電壓、電流的電能計量表,檢定電源、傳統(tǒng)的電能脈沖數(shù)據(jù)分析、同時兼容IEC61850數(shù)字通信規(guī)約數(shù)字流、輸出接口標(biāo)準(zhǔn)電能計量表。本智能表目前采用了表源分離的結(jié)構(gòu),新型的模數(shù)式標(biāo)準(zhǔn)電能表采用了直接模-數(shù)轉(zhuǎn)換方案。具體地,由微處理器控制多通道模擬-數(shù)字信號處理裝置,對電壓和電流幅值、相位、波形等信息采樣,根據(jù)芯片植入算法就算出相關(guān)電氣參數(shù),電壓值、電流值、功率值、電能值[2]。

        2.2 硬件原理

        2.2.1 信號采集

        本儀器采用高阻分壓和CT采集,滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入量程范圍,對相位、頻率的鎖相參數(shù)要求。

        2.2.2 頻率監(jiān)控

        對頻率的監(jiān)控是鎖相環(huán)(PLL)實現(xiàn)的。鎖相環(huán)由壓控振蕩器,鑒相器、分頻器等監(jiān)測回路組成。

        2.2.3 GPS時鐘同步

        本裝置1PPS輸出和IRIG-B碼輸出的規(guī)約模式作為同步校時單元,本儀器對兩種輸入信號均可接收。

        2.2.4 數(shù)字-模擬信號電路處理

        經(jīng)過采樣的信號進(jìn)入低通濾波器,再進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號處理,A/D轉(zhuǎn)換器的采樣頻率和鎖相器和同步時鐘鎖匹配,再進(jìn)入DSP芯片進(jìn)行處理。

        2.2.5 數(shù)字信號處理

        本裝置采用雙處理器,分別使用DSP、ARM。在采集端輸入開關(guān)量狀態(tài),輸出端有報警和控制信號。

        2.2.6 通信規(guī)約

        本裝置的ARM芯片負(fù)責(zé)人機(jī)對話及通信控制。本檢測儀采用百兆光纖傳輸技術(shù)、分別采用IEC61850-9-1和IEC61850-9-2LE信號的輸入與輸出,并同時輸出與其完全等價的電能脈沖。

        表1 新型模數(shù)式標(biāo)準(zhǔn)電能表對DTSD341(1200579805)9-1全數(shù)字表測試結(jié)果

        2.3 軟件設(shè)計

        DSP的計算軟件運行于一專用嵌入式實時操作系統(tǒng)上。這種新型的模數(shù)式標(biāo)準(zhǔn)電能表的原理為,輸入的三相交流電壓,,和三相交流電流,,,進(jìn)入信號預(yù)處理裝置和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置,再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)入DSP處理器中處理,完成和電能質(zhì)量的監(jiān)測,嚴(yán)格依照IEC61850通信規(guī)約組幀,形成與開關(guān)脈沖相匹配的電能脈沖,按照IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)中信息,符合IEC61850-9-1和IEC61850-9-2LE標(biāo)準(zhǔn)的全數(shù)字式電能表進(jìn)行量值傳遞。

        3 應(yīng)用測試

        省計量權(quán)威機(jī)構(gòu)與本項目的新型模數(shù)式標(biāo)準(zhǔn)電能表分別對某公司的 IEC61850-9-2LE DTSD341(1200579908)和IEC61850-9-1 DTSD341(1200579805)全數(shù)字電能表進(jìn)行比對測試,結(jié)果高度一致。詳見表1。

        4 結(jié)語

        本文介紹數(shù)字化電能表計量準(zhǔn)確度及功能檢測項目和分析數(shù)字化電能表誤差產(chǎn)生原因,重點針對數(shù)字化電能表校驗技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表量值溯源方法分析討論,給出基于數(shù)字化功率源和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表校驗方法的校驗裝置設(shè)計方案。本裝置開展電能表算法標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性驗證及密鑰管理等方面研究,建立數(shù)字化電能表計量新標(biāo)準(zhǔn)[2]。不僅適應(yīng)了IEC61850-9-1和IEC61850-9-2LE智能電表檢定,也避免了電能計量過程量值傳遞誤差。檢定基于IEC61850-9-1和IEC61850-9-2LE標(biāo)準(zhǔn)的全數(shù)字式電能表的歷史,大大節(jié)省了人力物力,并且隨著基于IEC61850的全數(shù)字式電能表檢定數(shù)量的不斷增多,節(jié)約增效的效果將更加顯著。

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