數(shù)字化電能表校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用

劉良地

隨著數(shù)字化電能表應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，對智能變電系統(tǒng)的研究和規(guī)范顯得愈發(fā)重要。數(shù)字化電能表以其優(yōu)越的功能得到了越來越多智能變電系統(tǒng)設(shè)計者的青睞，然而在精準(zhǔn)性方面需要做好更多的工作。本文將從數(shù)字化電能表校準(zhǔn)和誤差成因進(jìn)行分析，并對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表法檢驗技術(shù)和實現(xiàn)方案進(jìn)行探討，以提高電能表應(yīng)用的精度。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 電能表 校準(zhǔn)技術(shù) 應(yīng)用

1 數(shù)字化電能表校準(zhǔn)項目及計量誤差分析

1.1 數(shù)字化電能表校準(zhǔn)項目

1.1.1 精準(zhǔn)度方面

數(shù)字電能表的信號傳輸將通過互感器傳輸至計量單元，并對信號作出及時處理，之后便通過另外一種形式傳輸至下一個工作模塊。此時，在多種合并工作的情況下，可以從以下情況考慮是否對電能表進(jìn)行檢驗：

（1）當(dāng)電能表作為計量設(shè)備在使用時，因傳輸途中的各種原因，接觸到的點在不同的地方可能會存在差異，因此每次轉(zhuǎn)換前都要進(jìn)行校準(zhǔn)檢驗。

（2）計量模塊的電子缺失控制在百分之零點零以內(nèi)，表示工作正常，不需要進(jìn)行檢驗。

（3）當(dāng)電壓變化較大，此時對計量系統(tǒng)也會有較大的影響，可以考慮將電能表的功率調(diào)節(jié)成與系統(tǒng)的一致。

1.1.2 功能方面

一方面，及時對現(xiàn)有的以及可識別的信號進(jìn)行分類和檢驗，穩(wěn)定使用中所有的信號頻率，另一方面，在進(jìn)行功率輸出前，檢測計量系統(tǒng)的最大功率是否超出被檢驗的設(shè)備。另外，還可以從數(shù)字化電能表的最大通道映射能力、是否支持GMRP組網(wǎng)VLAN設(shè)置功能等方面考慮校準(zhǔn)項目。同時，在日常的維護(hù)中，及時的檢查和檢修也是校準(zhǔn)過程中所必不可少的。

1.2 計量誤差分析

通過互感器傳輸信號后，電能表在接受信號時極易產(chǎn)生誤差。雖然數(shù)字化電能表從根本上說是純數(shù)字量計算，誤差幾乎為零，但在實際中卻還是出現(xiàn)了不少誤差的狀況，具體概括為以下幾個方面：

1.2.1 高吞吐率下采樣數(shù)據(jù)幀接收效率

在電能表接受采樣值數(shù)據(jù)幀時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀接受效率低的主要原因是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的異常或流量口的不連續(xù)造成的。此時，如果將丟失的數(shù)據(jù)幀作為零來處理，就會產(chǎn)生后期的計量差，因為每個周波的采樣點數(shù)與極端的采樣周期數(shù)有關(guān)。

1.2.2 電能計算量法的誤差

數(shù)字化電能表在計量系統(tǒng)中的工作方式是逐級累加。在接收的信號不斷累加后，原本的產(chǎn)生的細(xì)小誤差也會隨之增加，最后將造成結(jié)構(gòu)的失準(zhǔn)。另外電能表使用的計算公式在不同階次上也會造成一定程度上的誤差，如：直接點積分、復(fù)化辛普森等計算方法。

1.2.3 電能脈沖輸出與實際電能累加存在差異

脈沖信號輸出的頻率與用電設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況有關(guān)，電能表在使用的過程中會受到電壓變化的影響，并不能完全達(dá)到額定值。而在實際的電能累加中，信號的傳播速度很快，電能表顯示的誤差會隨著時間的變換而增大。相關(guān)技術(shù)人員在計算時最容易將這部分影響因素忽略，減少對時間的計算。因此，在對誤差產(chǎn)生原因進(jìn)行分析時，可將不同的數(shù)值依次代入計算，找出時間誤差的具體數(shù)值，這樣才能體現(xiàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性和精確性。

2 數(shù)字化電能表檢驗裝置實現(xiàn)方案

2.1 檢驗裝置的整體實現(xiàn)方案

檢驗裝置主要包括數(shù)字化電能表、誤差處理器、光纖網(wǎng)絡(luò)交換、工控機等組成，其整體性能的提高將能夠在很大程度上提高電能表運算的精度。其中數(shù)字化電能表主要接收光纖網(wǎng)絡(luò)機發(fā)出的光纖信號；誤差處理器主要接收來自數(shù)字化電能表的高頻脈沖信號和低頻脈沖信號，最后根據(jù)各自的計算原理進(jìn)行整體的電能誤差運算。

2.2 數(shù)字化電能表實現(xiàn)方案

數(shù)字化電能表的方案將從參數(shù)管理、字符輸入方式、誤差處理方式以及人機交互等方面進(jìn)行全面的設(shè)計。設(shè)計后的實現(xiàn)方案：參數(shù)管理能夠使用配置文件方式管理，快捷方便；字符輸入將配置軟鍵盤實現(xiàn)虛擬輸入；人機交互更為活躍、及時；誤差處理也將從周波電壓、電流等參量進(jìn)行考慮，處理的數(shù)據(jù)幀也能夠?qū)崿F(xiàn)云共享。

3 數(shù)字化電能表校準(zhǔn)方法及其應(yīng)用

電能表的發(fā)展經(jīng)過了漫長的歷史，其準(zhǔn)確度、功能、結(jié)構(gòu)等方面都有了很大的提高，盡管數(shù)據(jù)通過了電能表的多次運算，但實際的誤差卻是由于軟件設(shè)計、系統(tǒng)時鐘、傳輸誤碼率造成的。而現(xiàn)有的技術(shù)大大改善了這一點，它能夠通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給數(shù)字電能表，并按照既定脈沖常數(shù)發(fā)出電能脈沖，誤差計算值大大降低。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字功率源校準(zhǔn)方法

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字功率校準(zhǔn)是在全通數(shù)字一向濾波的數(shù)字電能表校準(zhǔn)算法下的一種運用，它包括采樣裝置和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，符合標(biāo)準(zhǔn)的電壓電流采樣值。這種校準(zhǔn)方式將從電子表的功率設(shè)置與計算兩個方面來提高最終精度。

一方面，裝置功率的設(shè)置符合整套裝置運轉(zhuǎn)的功率以及能夠承受的最佳電壓值，這能夠從最開始的運作對功率進(jìn)行控制。另一方面，要使得功率源穩(wěn)定在百分之零點零一，對應(yīng)的有效值和功率分別設(shè)為U和I，然后根據(jù)其有效的計算公式即可得出精確的數(shù)值。

3.2 應(yīng)用

數(shù)字化電能表作為一種現(xiàn)代化的計量工具，被廣泛應(yīng)用于智能變電系統(tǒng)中。數(shù)字化電能表在接受光纖信號后，及時對該數(shù)據(jù)進(jìn)行及時處理，處理后的各類數(shù)據(jù)將存入FRAM并通過液晶顯示接口實現(xiàn)實時顯示。

數(shù)字化電能表具有強大齊全的功能，包括分時計量、最大需量的計算、月統(tǒng)計電量、實時測量、監(jiān)控功能等，其中最大需量是指通過計算總元件正、反向有功電度和四個象限無功電度的最大需量，來確定并記錄最大需量出現(xiàn)的時間；監(jiān)控功能是電能表通過數(shù)據(jù)的流入、流出進(jìn)行實時監(jiān)控，包括失流記錄、斷相記錄、數(shù)據(jù)無效幾率。

4 結(jié)束語

本文闡述數(shù)字化電能表的應(yīng)用以及計量誤差產(chǎn)生的原因，通過一定的裝置設(shè)置來完善檢驗裝置的實現(xiàn)方案。在新形勢背景下，做好數(shù)字化電能表校準(zhǔn)方法的研究工作已成為智能電力系統(tǒng)良好運作的重要保障，如今，隨著智能時代的到來，數(shù)據(jù)化電能表應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，在認(rèn)識到電能表的功能強大的同時也看到其因為產(chǎn)生的偏差帶來的精度的缺失，才能更好的研究技術(shù)，及時改進(jìn)，以實現(xiàn)系統(tǒng)的高效運作。

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作者單位

武漢盛帆電子股份有限公司 湖北省武漢市 430200