数字化电能计量检测技术方案

数字化电能计量检测技术方案

马晓波1马晨亮2

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摘要：电力企业在发展过程不断的应用新技术，在促进自身发展的同时，也为社会生发展带来了巨大便利。尤其是数字化与信息化技术的应用，数据在处理方面实现了数字化。相关设备也随之而发生改变。本文就数字化电能计量检测技术方案作简要阐述。

关键词：数字化；电能计量检测；技术方案

数字化电能计量设备的应用为工作带来了诸多的便利，能够避免日常计量工作中出现失，从而对用户或者是企业造成影响。

一、数字化电子计量系统

数字化电子计量系统通常由三部分组成，其中包括电子式电压与电流互感器，信息合并单元，电能计量表等组成。其中电能表可以将其分为两种，低压小信号模拟接口与数字接口。

数字接口采用的是光学接口，可接收合并单元输出的协议包，依据电流，电压，采样频率等数据数字编码与时间数组等，完成电能计量。低压模拟小信号窗口数字电能表在信号输入上采用的是电气接口。并且与外接式电子电压、电流互感器配合使用。

而电子式互感器由多个或者是一个电压、电流传感器组成。并且与传输系统或者是二次转换器相联的。将被测量的量传输于仪表或者是继电保护，测量仪器等。电子式互感器与二次设备在接口方面也有两种。将输出的数字信号转换为低压模拟量。输出与二次设备直接相联，二次设备带有数字化接口。互感器包括了四个单元，一次转换器，电压与电流传感器单元，二次转换器，光纤输出单元。其中电压、电流电流传感器利用的是电子，光学，或者是电气或者是其它装置，产生的信号与电压或者是电流相对应。而一次设备将传感单元输出的信号转换为光信号，便于光纤传输。光纤信号传递到二次转换器后。二次转换装置将信号转换为光信号，并且信号适合合并单元接收，通过光纤传输到合并单元。针对保护与测控设备，电子式互感器，国际电工委制定有专门的标准。

单个合并单元可以汇集多个二次转换器的数据通道，而单个数据通道所传送的是一台电子式电流或者是电压互感器所采集到的数据流。多相或者是组合单元，一个物理接口可以允许通过多个数据通道，以此来将互感器二次转换传输至合并单元。而合并单元则将各路的电压与电流信号输入并进行采样，在该环节，合并单元依据的是时钟同步信号节拍。之后以之一的协议格式发送到至二次设备。

数值输出互感器二次转换装置也可以从常规互感器得信号，并将其汇集于合并单元。合并发送的内容包括了电流，电压，及有效性标志，发送的对象则是测控，计量，保护设备。除此之外也可以添加某些反映开关状态的信息，如二进制信息与时间信息。在通信网络方面，主要应用的是以太网。合并单元的作用体现在时钟同步，接收互感器输出的信号，并依据协议将电流与电压信号打包，之后将其传输至保护、控制、或者是计量装置。保护装置在信号接收方面只是单向接收并且是通过光纤接口。光纤通道不会出现信道冲突的现象，数据传输能够得到有效的保障。

在系统误差分析方面，通过将等级相同的传统计量系统与现代化数字计量系统进行比较。鉴于化数字化系统在信号传输方面不存在误差，电能表接收的数据包也不会存在误差，计算工作也就不会出现误差。电能表处理的是数字信号，温度与长期漂移不会对其造成影响。在理想的情况下，数字电能表误差非常小，但是在实际工作中受到各方面因素影响，依然会存在一定的误差。首先是不同采样点对计量工作的影响。在不同周期，电能表对于电流与电压采样的数值不同，因此需要考虑到采样点数对计量结果精准度的要求。其次是谐波产生影响，不同采样点会影响到FFT分析结果，而该结果则是对谐波处理的结果。再者是电流与电压额定比值。电流与电压传感器由于其对应的量化系数存在差异，需要考虑到电能表受到额定电压的影响。最后是容错处理。电能表在收到错误的数据包或者是未收到数据包时，需进行相应的容错处理，电能表的实际准确度会受到容错处理的影响。

二、数字化电能系统检测工作

（一）模拟小信号输出式互感器检测工作

在对电流互感器进行检测的时候，调压器或者是升压器为被测的互感器提供电流。当检测的对象是电压互感器时，则为其提供电压。检查标准与被检查的数据分别输入至数据采集器，信号触发器依据指令向采集器发出命令。采样工作结束后，将数据点依据一定周期进行变换，由此获得被测的互感器二次值幅值与相位移。得到标准互感器输出值与相位移，将信号依据傅立叶级数展开，就可以求得基波分量。模拟小信号互感器的二次额定值与常规互感器额定值有一定对应关系。

（二）数字接口式互感器检测

首先是升压器或者是调压器开展工作。被测的传感器二次输出至合并单元，合并单元则输出数据包。信号触发器依指令进行采样工作，两路数据由于受到同步信号的控制因此是趋于同步的。计算机将数据进行解析。通过一定算法得到二次输出值与相位移值。通过对采集器数据进行计算则可以得到二次输出值相位移值与幅值。再经过公式进行计算则可以得出互感器的角差与比差。

（三）模拟接口数字化电能表的检测

测试方案主要的目的是检测具有模拟接口的电能表精度，其依据的是变换单元与低压标准系统二者组合。带接口的电能表主要由以下部分组成，电流，电压变换器单元，标准源，被检测的电能表。标准源的输出速率需要达到一定标准，并且需要对其进行滤波整形与幅值调整。处理后的信号经过输出到达电能表输入端。检测系统由软件统一控制，还可以进行潜动，断相，失压等功能的检测。

（四）数字接口电能表测试

考虑到装置的数字化特点，只需要验证数据的安全性，稳定性，计量的准确性等。检测工作开始时，信号源输出信号，将其采样并编码，使其结果符合相应的协议要求，之后将其输送到网络端口。通过交换机对信号进行复制，经过转换电路将信号转换为单模或者是多模光信号，送到被测表与标准表。标准表的脉冲与被测表的累计脉冲输入至误差处理设备。通过对再者之间的比例关系进行比较而得出误差数据。系统由软件进行统一控制，也可以对其进行启动，潜动，断相，失压，协议符合性，走字，随机丢帧等功能检测。

结束语

随着信息技术发展，电网逐渐向着智能化方向发展，而电能的计量则向着信息化、互动化、自动化方向发展，数字化电能表的检测技术与方案研究对实际工作开展有一定的帮助。

参考文献：

[1]刘水；黄洋界；李斌.数字化电能计量检测技术方案研究[J].电测与仪表，2011（04）.

[2]李鹏.数字化电能计量检测技术方案研究[J].电子制作，2016（04）.

[3]赖广临.数字化变电站的电能计量检测技术讨论[J].广东科技，2012（3）.