數字化電能表校準技術的應用

劉良地

隨著數字化電能表應用領域愈加廣泛，對智能變電系統的研究和規范顯得愈發重要。數字化電能表以其優越的功能得到了越來越多智能變電系統設計者的青睞，然而在精準性方面需要做好更多的工作。本文將從數字化電能表校準和誤差成因進行分析，并對標準數字化電能表法檢驗技術和實現方案進行探討，以提高電能表應用的精度。

【關鍵詞】數字化 電能表 校準技術 應用

1 數字化電能表校準項目及計量誤差分析

1.1 數字化電能表校準項目

1.1.1 精準度方面

數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行檢驗：

（1）當電能表作為計量設備在使用時，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，因此每次轉換前都要進行校準檢驗。

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

（3）當電壓變化較大，此時對計量系統也會有較大的影響，可以考慮將電能表的功率調節成與系統的一致。

1.1.2 功能方面

一方面，及時對現有的以及可識別的信號進行分類和檢驗，穩定使用中所有的信號頻率，另一方面，在進行功率輸出前，檢測計量系統的最大功率是否超出被檢驗的設備。另外，還可以從數字化電能表的最大通道映射能力、是否支持GMRP組網VLAN設置功能等方面考慮校準項目。同時，在日常的維護中，及時的檢查和檢修也是校準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生誤差。雖然數字化電能表從根本上說是純數字量計算，誤差幾乎為零，但在實際中卻還是出現了不少誤差的狀況，具體概括為以下幾個方面：

1.2.1 高吞吐率下采樣數據幀接收效率

在電能表接受采樣值數據幀時，導致數據幀接受效率低的主要原因是網絡環境的異常或流量口的不連續造成的。此時，如果將丟失的數據幀作為零來處理，就會產生后期的計量差，因為每個周波的采樣點數與極端的采樣周期數有關。

1.2.2 電能計算量法的誤差

數字化電能表在計量系統中的工作方式是逐級累加。在接收的信號不斷累加后，原本的產生的細小誤差也會隨之增加，最后將造成結構的失準。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備的運轉情況有關，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。相關技術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，在對誤差產生原因進行分析時，可將不同的數值依次代入計算，找出時間誤差的具體數值，這樣才能體現數據的科學性和精確性。

2 數字化電能表檢驗裝置實現方案

2.1 檢驗裝置的整體實現方案

檢驗裝置主要包括數字化電能表、誤差處理器、光纖網絡交換、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。其中數字化電能表主要接收光纖網絡機發出的光纖信號；誤差處理器主要接收來自數字化電能表的高頻脈沖信號和低頻脈沖信號，最后根據各自的計算原理進行整體的電能誤差運算。

2.2 數字化電能表實現方案

數字化電能表的方案將從參數管理、字符輸入方式、誤差處理方式以及人機交互等方面進行全面的設計。設計后的實現方案：參數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、電流等參量進行考慮，處理的數據幀也能夠實現云共享。

3 數字化電能表校準方法及其應用

電能表的發展經過了漫長的歷史，其準確度、功能、結構等方面都有了很大的提高，盡管數據通過了電能表的多次運算，但實際的誤差卻是由于軟件設計、系統時鐘、傳輸誤碼率造成的。而現有的技術大大改善了這一點，它能夠通過網絡將數據幀發送給數字電能表，并按照既定脈沖常數發出電能脈沖，誤差計算值大大降低。

3.1 標準數字功率源校準方法

標準數字功率校準是在全通數字一向濾波的數字電能表校準算法下的一種運用，它包括采樣裝置和數據轉換單元，符合標準的電壓電流采樣值。這種校準方式將從電子表的功率設置與計算兩個方面來提高最終精度。

一方面，裝置功率的設置符合整套裝置運轉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行控制。另一方面，要使得功率源穩定在百分之零點零一，對應的有效值和功率分別設為U和I，然后根據其有效的計算公式即可得出精確的數值。

3.2 應用

數字化電能表作為一種現代化的計量工具，被廣泛應用于智能變電系統中。數字化電能表在接受光纖信號后，及時對該數據進行及時處理，處理后的各類數據將存入FRAM并通過液晶顯示接口實現實時顯示。

數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、月統計電量、實時測量、監控功能等，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的時間；監控功能是電能表通過數據的流入、流出進行實時監控，包括失流記錄、斷相記錄、數據無效幾率。

4 結束語

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

參考文獻

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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