數(shù)字電能計(jì)量及其電能表檢測(cè)技術(shù)探究

劉寧　王慧

摘要：在電力系統(tǒng)發(fā)展的大力推動(dòng)之下，人們的日常生產(chǎn)生活之間已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的廣泛使用。在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新與改革，是實(shí)現(xiàn)與智能變電站發(fā)展之間相適應(yīng)的重要前提。具有數(shù)字化變電站特點(diǎn)的計(jì)量系統(tǒng)就是在此種趨勢(shì)與背景下出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段的發(fā)展情況進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，計(jì)量系統(tǒng)處于不斷更新?tīng)顟B(tài)當(dāng)中，與傳統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)相比智能計(jì)量系統(tǒng)占據(jù)相當(dāng)強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電能計(jì)量；電能表；檢測(cè)技術(shù)

近些年來(lái)，信息化以及網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展速度可以說(shuō)是相當(dāng)迅猛，科學(xué)技術(shù)也取得教育明顯的成就，數(shù)字化變電站是變電工作未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)與方向，電能表是數(shù)字變電站不可缺少的組成部分，同時(shí)也在其中占據(jù)重要位置，對(duì)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行提升是其提出的客觀要求。傳統(tǒng)的信息采集、傳輸?shù)葍?nèi)容智能化是數(shù)字電能表計(jì)量與檢測(cè)工作的實(shí)質(zhì)。在此過(guò)程中，電表采集存在的誤差可得到較為合理的消除，并對(duì)電能計(jì)量的整體穩(wěn)定性進(jìn)行真正意義上的提升。

一、數(shù)字電能計(jì)量

當(dāng)數(shù)字互感器在得到全面推廣以及應(yīng)用之后，光纖通信技術(shù)也得到了很大程度的發(fā)展，光纖通信技術(shù)具有很多我們意想不到的優(yōu)勢(shì)，最典型的就是它具有極強(qiáng)的抗電磁干擾的效果。在數(shù)字化變電站中，我們應(yīng)用的最多的就是數(shù)字信號(hào)電子式互感器，這種互感器能夠從很大程度上降低誤差的出現(xiàn)，還能很好地控制飽和問(wèn)題，提高保護(hù)、測(cè)量以及計(jì)量系統(tǒng)的精確性。

二、數(shù)字式電能表使用方法

在使用數(shù)字式電能表的過(guò)程中，特別是當(dāng)接收光電互感器的信號(hào)時(shí)，我們要在實(shí)時(shí)運(yùn)算的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)進(jìn)一步的處理過(guò)程，從而能夠?qū)?dòng)態(tài)的信息結(jié)果展示到液晶顯示接口上。從目前設(shè)計(jì)電能表的情況來(lái)看，最常見(jiàn)的就是將中央微處理器與數(shù)字信號(hào)處理器適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在一起，這樣能夠從很大程度上提升吞吐能力以及管理能力，與此同時(shí)，還能在數(shù)據(jù)協(xié)議包的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測(cè)量電參量，也可以很好地完成電能累積或者計(jì)算電能的任務(wù)，將數(shù)據(jù)和中央未處理器做進(jìn)一步的交換，這樣一來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中，一些比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)交換過(guò)程也能夠很好地進(jìn)行，大大提升了工作質(zhì)量以及工作效率。

三、數(shù)字式電能表原理

從功能角度來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)電能表與新型數(shù)字電能表之間存在一定的相似性。分相元件的正向與反向做功測(cè)量都是其起到的主要作用。分時(shí)、分區(qū)計(jì)算工作也是電能表的主要工作范圍。二者可實(shí)現(xiàn)對(duì)斷相，失壓以及裝置失電等現(xiàn)象的檢測(cè)與計(jì)量。在使用曲線(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)電能表與新興數(shù)字電能表均可進(jìn)行分析與記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)月內(nèi)復(fù)核情況的有效掌握，進(jìn)而促是復(fù)合調(diào)節(jié)工作得以順利開(kāi)展。但是二者也有不同點(diǎn)存在。無(wú)源四路脈沖及三路測(cè)試脈沖輸出是數(shù)字化電能表所具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。同時(shí)內(nèi)部還具備時(shí)鐘電路以及USB接口，這是實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端或者電腦主機(jī)連接的有效途徑。對(duì)軟件編程效率的提升有重要作用，將更為便捷的性能提供給工作人員。

四、數(shù)字電能表檢測(cè)技術(shù)

數(shù)字電能表與傳統(tǒng)的電能表不同，其是由DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）以及CPU（中央為處理器）結(jié)合而成的構(gòu)架。其能夠?qū)PU復(fù)雜管理能力與DSP高速數(shù)據(jù)吞吐能力進(jìn)行有機(jī)的融合。而從工作的原理方面來(lái)看，數(shù)字電能表也與傳統(tǒng)的電能表不同，其接收的是數(shù)字化電壓、電流信號(hào)，并不是傳統(tǒng)的固定電壓及電流信號(hào)，其內(nèi)并沒(méi)有數(shù)字與模擬轉(zhuǎn)換的單元。

1、基于電能表特點(diǎn)進(jìn)行分析

我們可從特點(diǎn)角度進(jìn)行分析。受到內(nèi)部設(shè)置的影響，數(shù)字電能表只需要進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的基本運(yùn)算，這是其誤差較小的主要原因。但是因?yàn)橥ㄓ嵾^(guò)程當(dāng)中會(huì)有不可避免的誤碼情況存在，因此還是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的完全杜絕。很多學(xué)者通過(guò)對(duì)電能表檢測(cè)技術(shù)的研究已經(jīng)逐步衍生出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字，功率源檢測(cè)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)模擬功率源檢測(cè)技術(shù)兩種，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，需要結(jié)合作業(yè)情況對(duì)其進(jìn)行科學(xué)選擇。

2、基于數(shù)字功率源校驗(yàn)技術(shù)的分析

一般來(lái)說(shuō)電能表檢測(cè)技術(shù)都是以裝置或者系統(tǒng)的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)字功率源校驗(yàn)技術(shù)也不例外。采用這種方法進(jìn)行檢測(cè)，能夠有效的檢驗(yàn)數(shù)字電能表的通信誤碼率以及程序算法錯(cuò)誤引發(fā)的誤差。依據(jù)國(guó)家溯源的相關(guān)規(guī)定，量值的測(cè)量是一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，其可以將檢測(cè)的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效連接。但在數(shù)字電能表檢測(cè)技術(shù)中，由于電壓與電流都是通過(guò)程序算法計(jì)算而來(lái)，所以并不能夠進(jìn)行溯源。另外，數(shù)字功率源與模擬信號(hào)不同，其輸出的功率都是相對(duì)穩(wěn)定的情況。但現(xiàn)場(chǎng)的功率則由于種種原因處于變化過(guò)程。這就容易造成數(shù)字電能表檢測(cè)不合格。

3、基于模擬功率源檢測(cè)技術(shù)的分析

模擬功率源數(shù)字電能表檢測(cè)技術(shù)相較于數(shù)字功率源檢測(cè)有著諸多不同。但從功能性上來(lái)看，模擬功率源，無(wú)論是在復(fù)雜程度上，還是檢測(cè)的結(jié)果的準(zhǔn)確性上都有著明顯的改善。采用該種檢測(cè)技術(shù)能夠準(zhǔn)確的模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從而滿(mǎn)足數(shù)字電能表的各種情況。另外，該檢測(cè)技術(shù)是由服務(wù)端（上位機(jī)）直接進(jìn)行控制，能夠?qū)φ`差、斷相及丟幀等進(jìn)行全面檢測(cè)，從而了解數(shù)字電能表的精度及功能穩(wěn)定性。

五、電能計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)

數(shù)字電能表本身可以做到無(wú)誤差，因此數(shù)字電能表校驗(yàn)儀對(duì)數(shù)字式電能表進(jìn)行的誤差測(cè)試本質(zhì)上是對(duì)電能表通信誤碼率以及電能表的算法誤差進(jìn)行定級(jí)，這和常規(guī)電子式電能表校驗(yàn)儀有本質(zhì)的不同。數(shù)字電能表的工作方式導(dǎo)致傳統(tǒng)電能表校驗(yàn)臺(tái)（儀）無(wú)法對(duì)數(shù)字電能表進(jìn)行檢定工作，有必要重新設(shè)計(jì)一個(gè)校驗(yàn)裝置。該裝置必須具備以下幾個(gè)功能：

一是具備光纖以太網(wǎng)接口；二是鏈路層可采用IEC61850-9-1或FT3標(biāo)準(zhǔn)格式，在電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)中，數(shù)字輸出的格式為IEC61850-9-1或FT3格式，但按照IEC61850建設(shè)的數(shù)字化變電站，可能存在電流、電壓信號(hào)按照IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)提供給二次設(shè)備的情況，因此電能表校驗(yàn)儀也應(yīng)具備IEC61850-9-2擴(kuò)展能力以適應(yīng)這種應(yīng)用需求。

結(jié)語(yǔ)：

在針對(duì)變電站進(jìn)行改善的過(guò)程當(dāng)中，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電能表的使用。因此，我們也需要提高對(duì)計(jì)量以及檢測(cè)技術(shù)的重視程度，在不斷深化研究的基礎(chǔ)上，促使其精度以及穩(wěn)定性得到真正意義上的提升，這對(duì)智能變電站進(jìn)一步發(fā)展有重要作用。從宏觀角度來(lái)說(shuō)，對(duì)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有較為積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

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