數(shù)字電能計量及其電能表檢測技術(shù)研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州供電分公司 王立白

通過大力建設(shè)和發(fā)展智能變電站，能夠更便于開展電能計量檢測，并為電能計量檢測提供全面性的數(shù)據(jù)服務(wù)。目前，在智能變電站的支撐作用下，數(shù)字電能計量可以形成精準計量系統(tǒng)，為電能計量和運輸提供支持，革新電能表檢測技術(shù)。從電能計量這一方面來看，可以利用計量裝置準確檢測用戶用電量、發(fā)電量與供電量、線損電量，而在數(shù)字電能計量的應(yīng)用下，電能數(shù)據(jù)的計量與檢測更加精準化，可靠性與安全性均可以有效提升[1]。更為重要的一點是，在智能變電站、智能電力網(wǎng)絡(luò)的支撐下，數(shù)字電能計量可以精準完成耗電量的計算，后續(xù)電能表檢測技術(shù)的應(yīng)用更為有效，共同保障統(tǒng)計計量工作的質(zhì)量。本文重點探究數(shù)字電能計量及其電能表檢測技術(shù)。

1 智能變電站的應(yīng)用與發(fā)展

當(dāng)前所使用的智能變電站，無論是技術(shù)還是運行均較為先進，通過搭載智能操控平臺和數(shù)字化技術(shù)，可以確保站內(nèi)的各項數(shù)據(jù)及時完成數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。在智能變電站運行過程中，依托智能系統(tǒng)所具備的自動調(diào)節(jié)功能，可以發(fā)揮多個方面的功能，如可實現(xiàn)系統(tǒng)驅(qū)動自動化和通信網(wǎng)絡(luò)化，整個系統(tǒng)具備良好的集成操控功能。為確保站內(nèi)各類數(shù)據(jù)可以及時傳輸和完成運算，可以考慮搭載系統(tǒng)模型和建設(shè)成熟完整的數(shù)據(jù)服務(wù)體系。

除此之外，智能變電站所建設(shè)的智能操控系統(tǒng)可實現(xiàn)各類電力設(shè)備的關(guān)聯(lián)，數(shù)字化信息無論是傳輸還是指令調(diào)配，均可以通過設(shè)備之間的參數(shù)交互達到數(shù)據(jù)驅(qū)動的效果。這一過程中，若是使用非智能型設(shè)備，則需要結(jié)合實際情況購置智能型設(shè)備，確?？梢詫崿F(xiàn)預(yù)期的智能管控目標?？傮w來說，在智能變電站的智能化與數(shù)字化發(fā)展下，終端集成系統(tǒng)和操作系統(tǒng)可以有效對接，系統(tǒng)驅(qū)動過程中可以按照已經(jīng)設(shè)定的基準完成各項操作，比如自動檢測和優(yōu)化，能夠始終確保數(shù)據(jù)信息有良好的對接效果。

智能變電站相比于傳統(tǒng)意義上的變電站，應(yīng)用優(yōu)勢更加明顯，如具備多維度操控性能，在多節(jié)點數(shù)據(jù)載體的幫助下，基層數(shù)據(jù)信息的采集可以實現(xiàn)一體化。以一次設(shè)備和二次設(shè)備為例，各類信息的狀態(tài)量可以由數(shù)據(jù)交換值確定，數(shù)據(jù)控制過程中不會出現(xiàn)相互碰撞，同時能夠保障信息的傳輸效率和響應(yīng)效率。于數(shù)字電能計量及其電能表檢測而言，因為有智能變電站的諸多優(yōu)勢，數(shù)字電能計量精準性可以有所提高，計量數(shù)據(jù)的處理更加高效，主要使用信號模擬技術(shù)、精密算法技術(shù)、溯源技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)計量數(shù)據(jù)的信息化與專業(yè)化處理。

2 數(shù)字電能計量系統(tǒng)的原理和應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 數(shù)字電能計量系統(tǒng)的原理

通過搭載數(shù)字互感器，數(shù)字電能計量可以準確計量電能損耗量，并對這一數(shù)據(jù)進行數(shù)字化表述。另外，通過應(yīng)用通信技術(shù)，電力檢測過程中可以實現(xiàn)電磁抗干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，對提高信息傳輸實效性意義重大。在智能變電站當(dāng)前的運行模式下，電子式互感器發(fā)揮著重要作用，更有助于采集數(shù)字信號，且數(shù)字信號采集的誤差可以有效控制，甚至達到零誤差的效果，也可以控制數(shù)據(jù)傳輸過程中所出現(xiàn)的飽和問題，電能計量精度和系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測水平均可以得到增強。

在數(shù)字電能計量裝置運行過程中，采集信息時主要通過交互傳感器、二次轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，所采集的信息可及時轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷核枰男盘栔担@些信號值可以反饋至系統(tǒng)終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入處理。主系統(tǒng)順利接收信息值后，可以結(jié)合當(dāng)前操作環(huán)境進行各類數(shù)據(jù)的邏輯運算，并將邏輯運算結(jié)果可視化。因為借助中央集成系統(tǒng)和數(shù)字信號處理機構(gòu)的優(yōu)勢，各類數(shù)字信號的分析與使用可以有一個強有力的載體，即便是數(shù)據(jù)傳輸量大，也可以具備高吞吐能力，數(shù)據(jù)的荷載和傳輸均可以有效實現(xiàn)[2]。除此之外，借助內(nèi)部多協(xié)議同步處理的優(yōu)勢，合并單元內(nèi)的數(shù)據(jù)均可以實現(xiàn)自動化的匹配處理，各類電能數(shù)值的計算效果更佳，且各類信息數(shù)據(jù)具有良好的交換性。

2.2 電能計量裝置參數(shù)

為滿足數(shù)據(jù)交換程序的要求和確保電能計量的準確性，需要有針對性地優(yōu)化硬件裝置，硬件裝置應(yīng)具備驅(qū)動功能，主要有集成板、存儲器單元、協(xié)議處理芯片、數(shù)字信號處理單元、信號輸出接口、點陣液晶顯示單元、中央微處理器單元、電源、線路、通信接口。

在電能計量裝置參數(shù)的設(shè)定上，需要重點匹配濕度值、電源、功耗、參比頻率、工作溫度值、極限溫度值、準確度等級、接口。要求濕度值在無凝露狀態(tài)下應(yīng)達到95%以內(nèi)；極限溫度值處于0～65℃；準確度等級必須達到一級；工作溫度值處于0～55℃；接口應(yīng)優(yōu)先使用光纖接口；參比頻率控制為50/60Hz；功耗控制在8W、15VA；電源應(yīng)始終確保在直流220V，交流110～220V。

2.3 數(shù)字電能計量系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字電能計量裝置當(dāng)前的應(yīng)用有良好的效果，功能處于不斷完善的狀態(tài)，應(yīng)用優(yōu)勢高于電子電能表。在發(fā)揮功能的過程中，數(shù)字電能計量裝置與電子電能表的較多功能相一致，比如均具備分相計量和分時計量的功能，最大的不同之處在于數(shù)字電能計量裝置的自主性得到了較好的優(yōu)化。數(shù)字電能計量裝置與整個變電站智能系統(tǒng)可以有效關(guān)聯(lián)，可以同步完成數(shù)據(jù)的收集與協(xié)同處理，不易出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤或誤差的問題。更為有利的是，數(shù)字電能計量系統(tǒng)可以根據(jù)主體驅(qū)動的訴求自主完成相應(yīng)的工作任務(wù)，此過程中可以實現(xiàn)自主化，并具備指令優(yōu)化的功能，不需要工作人員參與，數(shù)據(jù)調(diào)控效率與質(zhì)量均可以得到保證[3]。

在實際統(tǒng)計電量信息時，數(shù)字電能計量裝置可以按照要求測定出所需要的數(shù)據(jù)，主要有相關(guān)功率因數(shù)、三相電壓電流，依托所測出的數(shù)據(jù)，可以分析比較當(dāng)月電量和基準電量，最終得到兩者之間的差異大小，一些重要數(shù)據(jù)信息可以動態(tài)記錄，為后續(xù)的電能計量和故障分析提供數(shù)據(jù)支撐。另外，在借助數(shù)字電能計量裝置測試出所有需要的數(shù)據(jù)后，可以構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型可以直觀反映不同時間內(nèi)的電量負荷情況。以日負荷和月負荷數(shù)據(jù)為例，通過對比兩項數(shù)據(jù)，可以有效查證出電量損耗特征，同時可以借助數(shù)據(jù)記錄功能形成數(shù)據(jù)間的線性關(guān)系，工作人員可以更加容易便分析某一個時間段內(nèi)的電量損耗情況。

隨著數(shù)字電能計量系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字電能計量單位在一些數(shù)據(jù)信息的檢測與處理中有更顯著的優(yōu)勢，如處理電流信號、電壓信號時不會產(chǎn)生任何意義上的誤差[4]。以二次設(shè)備、一次設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸為例，數(shù)據(jù)傳輸時的質(zhì)量可以得到精準的控制，且在主系統(tǒng)的支撐下可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自主優(yōu)化處理，二次回路接線不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲和精度不足的問題，所以能夠保證和提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。還有一點值得肯定，即通過大力建設(shè)電能計量體系，數(shù)字電能計量裝置的后期維護工作量可以大大減少，有助于節(jié)約人力資源和成本，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。

電能信號傳輸過程中容易受到無功率傳輸?shù)挠绊懀羰墙柚娔苡嬃矿w系的優(yōu)勢，則后期測試系統(tǒng)的功能可得以簡化，不需要進行二次電壓值測量，但依然可以發(fā)揮出預(yù)期的效能，數(shù)據(jù)檢測精度可以始終得到保障[5]?？傮w來說，當(dāng)前所使用的數(shù)字電能計量系統(tǒng)有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，無論是數(shù)據(jù)傳輸效率還是質(zhì)量，抑或是實效性，均可以得到有力的保障，在電能計量作業(yè)中發(fā)揮著重要性的作用。所以，后續(xù)在電能計量作業(yè)中，仍然要進一步推動電能計量的數(shù)字化、自動化和智能化，更為高效地完成電能計量數(shù)據(jù)的采集與傳輸。

3 電能表檢測技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 做好相應(yīng)的準備工作

借助電能表開展電能計量與檢測工作時，會有較多外界因素影響最終成效，尤其是設(shè)備參數(shù)和外界檢測環(huán)境會產(chǎn)生較大的影響作用，所以必須按照要求做好相應(yīng)的準備工作。具體需要重點做好以下四方面的準備工作。一是明確分析電能表的檢測技術(shù)，掌握電能表檢測技術(shù)各種優(yōu)勢得以發(fā)揮的原理，并對使用過程中的相關(guān)注意事項有所了解，始終按照技術(shù)要求完成操作任務(wù)。

二是使用電能表檢測技術(shù)時，要始終確保所使用的設(shè)備具有良好的可靠性和安全性，可以滿足電能計量的相關(guān)要求。為實現(xiàn)這一目標，必須組建專業(yè)的人才技術(shù)隊伍，全程分析電能表檢測技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的使用情況，及時解決所出現(xiàn)的問題，以確保電能計量工作的有效開展。

三是電能表檢測技術(shù)應(yīng)用過程中會不可避免地出現(xiàn)一些問題，所以必須制定好預(yù)案，以便在出現(xiàn)問題后可以第一時間解決，始終確保電能表檢測工作的順利開展。

四是電能表檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，要重點考慮天氣因素的影響，惡劣天氣下要做好相應(yīng)的防護工作，必要區(qū)域做好清潔處理，避免電能表檢測過程中產(chǎn)生誤差。因此，前期的各項準備工作均至關(guān)重要，必須給予高度的重視，按照既定要求做好各項準備工作，為后續(xù)的電能表檢測工作奠定良好基礎(chǔ)。

3.2 電能表功率檢測

在電能表檢測工作中，借助數(shù)字電能計量裝置分析電力組件的電壓與電流時，需要嚴格按照內(nèi)部設(shè)置的各種程序算法，逐一對比分析各類數(shù)據(jù)，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息均可以直觀呈現(xiàn)，且可以通過實時狀態(tài)有效呈現(xiàn)。也正是因為如此，電能表檢測數(shù)據(jù)無論是采集還是分析，均沒有良好的可追溯功能，這對于電能計量工作的開展有一定的影響。另外，當(dāng)使用不同處理方法與模式，數(shù)字信號、模擬信號之間會有一些差異存在，且這些差異往往是本質(zhì)方面的差異。如因為受到工作場景、功率值的不利影響，數(shù)字信號處理過程中因為具有動態(tài)性特征，此時作用于電能表會產(chǎn)生不良現(xiàn)象，多出現(xiàn)數(shù)字表述不合格的現(xiàn)象。

為此，在電能表檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，要結(jié)合檢測期間的情況采取針對性的應(yīng)對措施，應(yīng)不斷完善檢測機制。在當(dāng)前的電能表功率檢測作業(yè)中，多是將數(shù)字功率源處理模式設(shè)定為靜態(tài)檢測，模擬功率原則可以按照要求設(shè)定為動態(tài)檢測。最后呈現(xiàn)檢測結(jié)果時，要針對所設(shè)定模式的不同進行針對性的分析，以此確保電能計量數(shù)據(jù)檢測的準確性。

3.3 把握應(yīng)用時的注意事項

電能表檢測技術(shù)使用過程中，需要重點測定電壓變化和電流變化，并與原有數(shù)據(jù)做好對比分析，此時可以確定出當(dāng)前電能的損耗參數(shù)。依托數(shù)字化技術(shù)的諸多優(yōu)勢，數(shù)字電能表的檢測精度有明顯提升，在功率源可以同步實現(xiàn)數(shù)字化與模擬化的檢測，有較好的應(yīng)用優(yōu)勢。使用電能表檢測技術(shù)時，測量區(qū)域的各種相關(guān)指標參數(shù)均可以精準顯示，在存儲與傳輸模塊的支撐下，所檢測的指標參數(shù)均可以反饋至主系統(tǒng)，借助分析技術(shù)手段可以確定出指標參數(shù)中的誤差值。

在這一過程中，一些要點需要特別注意，如使用電能表檢測技術(shù)時，所設(shè)定的內(nèi)部最大極限值必須始終遵循，同時確保內(nèi)部保護系統(tǒng)可以有效運行，避免因為受到內(nèi)部和外部影響因素而降低電能表檢測技術(shù)的應(yīng)用效果。再比如整個電能表檢測技術(shù)應(yīng)用過程中，要始終做好電能表裝置的檢測和運維，原因便在于數(shù)字電能表的內(nèi)部構(gòu)件較為精密，長時間使用和受到工作頻率的影響，會不可避免地出現(xiàn)精度降低的問題，此時必須做好定期性的檢測與運維。

4 結(jié)語

數(shù)字電能計量裝置的應(yīng)用革新了電能計量方式，對改進和優(yōu)化電能表檢測技術(shù)有十分大的裨益，所以應(yīng)在數(shù)字電能計量裝置的幫助下不斷完善數(shù)字電能計量程序與模式。當(dāng)前，在數(shù)字電能計量的電能表檢測技術(shù)應(yīng)用過程中積累了較多經(jīng)驗，可以實現(xiàn)自動化和數(shù)字化的電能計量，后續(xù)應(yīng)進一步探究數(shù)字化電能表檢測技術(shù)的更多應(yīng)用要點，并做好相關(guān)的管理工作，切實發(fā)揮好人才優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，助推數(shù)字電能計量事業(yè)的健康發(fā)展。