數字電能計量及其電能表檢測技術研究

鄭振強

摘要：智能變電站的建設與應用，為我國電力數據資源整合、電能計量檢測提供全方面的數據服務。在數據檢測與對接下，子系統與主系統的關聯特征，可通過智能體系下的算法及模型進行表述處理，為后期數據運算及傳輸提供支撐點，積極促進我國電力企業的轉型。從我國電力企業現有的發展模式來講，數字化變電站的精準計量系統，已經成為電力市場發展的一個標桿。基于此，該文以智能變電站為切入點，分析數字電能計量，并對電能表檢測技術的應用要點進行研究。

關鍵詞：電能計量電能表檢測技術數字化

中圖分類號：TM933.4文獻標識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Research on Digital Electric? Energy? Measurement and Detection Technology of Electric Energy Meter

ZHENG Zhenqiang

（Longyan Institute of Metrology，Longyan，Fujian Province， 364000 China）

Abstract： The construction and application of intelligent substation provides comprehensive data services for the integration of power data resources and electric energy measurement and testing in China. Under the data detection and docking， the associated characteristics of subsystem and main system can be expressed and processed by the algorithm and model under the intelligent system， which provides a support point for the later data operation and transmission and actively promotes the transformation of China's electric power enterprises. From the current development mode of China's electric power enterprises， the precision measurement system of digital substation has become a benchmark for the development of the electric power market. Based on this， the paper analyzes the digital electric energy measurement with the intelligent substation as the starting point， and studies the key points of the application of electric energy meter detection technology.

Key Words： Electric energy measurement; Watt-hour meter; Detection technology; Digital

電能計量利用計量裝置對發電量、供電量、線損電量、用戶用電量等進行檢測，增強數據信息的檢測精度。在數字化時代的到來下，數字電能計量的實現，搭載智能變電系統、智能電力網絡等，對各類耗電形式實現數字化的表述及處理，且整個過程的可靠性操控特點，提高數據信息的標準程度，輔助管理人員對數據進行多元化操作，增強后期電力服務的精準性。為增強變電站的發展速率，則需在原有的發展框架之上，加設先進的技術工藝及理念，爭取早日實現轉型，全面推動我國電力企業的發展。本文則是針對數字電能計量及其電能表檢測技術進行探討。

1智能變電站概述

智能變電站搭載智能操控平臺，利用數字化技術，將站內的各項數據信息進行數字化轉變，增強內部數據信息傳銷效率。從運行模式來講，智能系統的自調節功能，實現通信網絡化、協議標準化、驅動自動化，且系統的集成操控功能，提高主系統與子系統的對接度，保證各類信息在傳輸與運算時，可搭載系統模型，建設出更為完整的數據服務體系，增強終端操控部件與系統的對接性能。

變電站的智能操控系統將站內各縣電力設備進行關聯，保證數字化信息在傳輸與指令調配時，通過設備之間的參數交互，完整數據驅動，真正實現一體化、協同化的操控。此過程中，如果部分設備屬于非智能型，則需要進行功能轉變或購置新型設備，完成智能管控服務，增強數據處理效果。從實際運行角度來講，變電站數字化技術的實現，將基礎操作系統與終端集成系統相對接，保證系統在驅動過程中，依據系統所設定的基準完成自我檢測與優化，增強數據信息之間的對接性。

與傳統變電站相比，智能變電站系統的多維度操控性能，利用多節點數據載體，真正實現對基層數據信息的一體化采集。例如，在一次設備與二次設備之間，通過數據交換值確定各類信息的狀態量，保證數據在控制之間不會產生信息碰撞的問題。同時，在通信系統及其功能的實現下，可令基層控制載體取消通信連接部件，增強數據信息的傳輸及響應效率。依據系統多功能服務特征，可按照內部程序實現自動化解析，分析出不同運行狀態下，數據信息存在的誤差值，并針對既定的程序，自主優化出系統運行方案，降低工作量，提高任務獲取及落實的精確性。在智能變電站系統的支撐下，傳統電能計量以及電能表檢測技術也實現更新，依據信號模型、容錯處理、溯源技術、精密算法等，實現對各類信息的專業化處理及表述，增強數據處理范疇，且自動化運行及比對模式，增強數據信息的可變量效果，為電力網絡智能化運行奠定堅實基礎[1]。

2數字電能計量系統

數字電能計量利用數字互感器，對電能損耗量進行數字化表述，且在通信技術的支撐下，實現對電力檢測的電磁抗干擾，光纖通信線路，增強數據傳輸性能及質量，保證信息傳輸的實效性。從智能變電站的宏觀運行模式來講，基于電子式互感器實現的數字信號采集，可保證在不同變量效果下數據信息傳輸的零誤差，且降低數據傳輸中的飽和問題，增強系統數據檢測及計量精度。如圖1所示為數字計量系統原理。數字電能計量裝置在運行過程中，主要是通過二次轉換器、交互傳感器采集信息，并將信息轉變為電流、電壓可用的信號值，此類信號信息同步反饋到系統終端進行數據錄入處理。待主系統接收到信息值時，按照當前操作環境對各類數據信息進行邏輯運算，且此類數據的表述形式可通過計算機設備完整可視化映射。其中，數字信號處理機構與中央集成系統的對接功能，可為各類數字信號搭載專用載體，即便是在大體量的數據傳輸下，也可通過高吞吐能力，實現數據荷載與傳輸。此外，內部多協議同步處理，可將合并單元內的數據進行自動匹配處理，保證電能數值在累積或重構運算時，完整數據續接處理，保證各類信息的交換性[2]。

從硬件裝置配備情況來講，為滿足復雜的數據交換程序，需要硬件支撐多配置驅動功能，其包含中央微處理器單元、按鍵、點陣液晶顯示單元、存儲器單元、通信接口、信號輸出接口、數字信號處理單元、協議處理芯片、電源、線路、集成板、時鐘以及按鍵等[3]。

電能計量裝置的參數配置如表1所示。

數字電能計量裝置在功能實現期間，與電子電能表相比，大體功能相同，例如，分時計量、分相計量等，只是在自主優化方面得到提升，但是此類智能操控系統則可與整個變電站智能系統相關聯，按照基礎運行參數之間的各部分進行數據協同處理，防止出現數據傳輸誤差，且系統可按照主體驅動訴求，自主完成指令優化，此過程無需人員參與便可完整一系列的操作，極大增加數據調控效率。

在電量統計過程中，可以測定三相電壓電流以及相關功率因數，分析出當月電量與基準電量之間所存在的差異性，并可記錄失壓、失流以及各類數據無效等信息。除此之外，通過數據模型還可以表述出在不同時間的內所呈現出的電量負荷情況，例如，通過日負荷與月負荷之間的數據比對，查證出當前區域所呈現出的電量損耗特征，通過數據記錄功能，則可以將此類信息表述出線性關系，輔助工作人員對當前區域時間段內的電量損耗特點進行分析。

利用數字電能計量單位進行電壓信號以及電流信號的檢測與處理，不會產生任何附加誤差信號，例如，在二次設備與一次設備的傳輸過程中，整個數據可調控精度是在主系統的支撐下完成自主優化處理的，其最大限度規避因為二次回路接線所產生的數據延遲以及傳輸精度問題，有效提高數據傳輸質量。與此同時，電能計量體系的建設可以降低后期維護的工作量，因為整個信號在傳輸過程中受到無功率傳輸的影響，將對后期測試系統實現一個功能簡化，即為無需進行二次電壓值測量，真正提高數據檢測精度[4]。

3 電能表檢測技術的應用要點

3.1 技術應用前準備工作

利用電能表進行檢測時，由于設備參數以及外界檢測環境所造成的影響，必須針對此類技術應用進行前期準備工作。一方面，深度查詢出電能表的檢測技術的實現原理，并針對使用過程中的注意事項進行分析，確保操作人員自身的專業技能，符合技術的應用基準，保證后期電能檢測工作的精準性。另一方面，技術團隊必須確保電能檢測技術及相關設備應用的可靠性，此時應組建相對應的操作團隊，集中分析儀器設備以及相關技術在應用過程中存在的問題，并通過維修管理隊伍及時解決技術應用中的問題。除此之外，應查證出整個電表檢測系統中所存在的隱患故障，并做好預案處理，保證在問題出現時，可以第一時間予以解決，提高工作的持續性。最后，電表檢測技術應用天氣，應對整個區域進行清潔處理，防止技術檢測產生誤差[5]。

3.2 電能表檢測技術應用原理

從電能表檢測技術應用形式來講，主要是針對電壓以及電流變化進行測定，與原有的數據指標進行比對，分析出當前電能損耗參數。在數字化技術的支撐下，此類電能表的檢測精度逐漸提升，可以作用于功率源實現模擬化與數字化的檢測，其代表著信息技術與智能系統對于檢測設備的一種框架支撐形式。在實際測量時，精準顯示出被測量區域的各類指標參數，經由內部信息存儲與傳輸模塊，將信息同步反饋到主系統中，檢測出誤差值。但是在實際應用過程中應注意，電能表檢測技術應用范疇應嚴格遵循內部最大極限值的設定，避免內部保護系統的運行而產生精度下降的現象。除此之外，工作人員須針對電能表裝置進行定期檢測與運維，因為此類設備在運行過程中屬于持續性損耗，內部組件將隨著工作時間以及工作頻率的增加而呈現出精度下降的問題。此時，技術人員必須進行基準化檢測，防止數字電能表在運行過程中的誤差問題。

3.3 電能表功率檢測

依據國家溯源的相關規定，量值的測量是一條具有規定不確定度的不間斷的比較鏈，其可以將檢測的結果與標準進行有效連接。基于數字化實現的電能表裝置在對電力組件進行電壓與電流分析時，是按照內部程序算法對各類數據進行逐一比，對此過程中的數據信息是以實時狀態來呈現出的，故此整個數據源并不具備可追溯的功能。除此之外，在不同處理模式下，數字信號與模擬信號之間存在本質方面的不同，受限于功率值以及工作場景的變化，整個處理過程的動態性特征，如果作用于電能表上，極易產生數字表述不合格的現象。這就需要在實際檢測期間針對不同模式設定出相對應的檢測機制，例如將數字功率源處理模式設定為靜態檢測，而將模擬功率源設定為動態檢測，在結果呈現過程中可以按照不同的運行模式，增強數據檢測的合理性與精確性[6]。

4 結語

綜上所述，數字電能計量及其電能表檢測技術的應用，是電力企業統計計量工作開展的基礎所在。數字化、智能化的實現，增強系統應用效能，精密算法的支撐，強化各類數據傳輸功能，為用戶提供精細化服務。期待在未來發展中，應進一步加強對電力設施的研發力度，穩固電力市場，為我國社會穩定發展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]李偉華，尉怡青，劉濤，等.基于增強功能負控終端的電能表遠程在線檢測系統[J].電測與儀表，2018，55（5）：104-109.

[2]魏偉，李帆，李莉，等.非標準工況下數字化電能表運行性能分析與評估[J].科學技術與工程，2018，18（9）：94-100.

[3]李蕊，宋瑋瓊，丁寧，等.基于多種互感器的低壓電能計量器具全性能檢驗技術[J].科學技術與工程，2018，18（16）：205-210.

[4]楊靜，熊德智，王智，等.諧波與間諧波對電能計量誤差影響研究[J].中國測試，2021，47（3）：43-48.

[5]劉天柱.基于時間同步的直流充電樁雙芯電能表的研究與應用[D].南昌：南昌大學，2020.

[6]方正武.射頻信號及工頻磁場對電能表電能影響的研究[D].北京：北京化工大學，2020.