数字化电能表校准技术的应用

刘良地

随着数字化电能表应用领域愈加广泛，对智能变电系统的研究和规范显得愈发重要。数字化电能表以其优越的功能得到了越来越多智能变电系统设计者的青睐，然而在精准性方面需要做好更多的工作。本文将从数字化电能表校准和误差成因进行分析，并对标准数字化电能表法检验技术和实现方案进行探讨，以提高电能表应用的精度。

【关键词】数字化 电能表 校准技术 应用

1 数字化电能表校准项目及计量误差分析

1.1 数字化电能表校准项目

1.1.1 精准度方面

数字电能表的信号传输将通过互感器传输至计量单元，并对信号作出及时处理，之后便通过另外一种形式传输至下一个工作模块。此时，在多种合并工作的情况下，可以从以下情况考虑是否对电能表进行检验：

（1）当电能表作为计量设备在使用时，因传输途中的各种原因，接触到的点在不同的地方可能会存在差异，因此每次转换前都要进行校准检验。

（2）计量模块的电子缺失控制在百分之零点零以内，表示工作正常，不需要进行检验。

（3）当电压变化较大，此时对计量系统也会有较大的影响，可以考虑将电能表的功率调节成与系统的一致。

1.1.2 功能方面

一方面，及时对现有的以及可识别的信号进行分类和检验，稳定使用中所有的信号频率，另一方面，在进行功率输出前，检测计量系统的最大功率是否超出被检验的设备。另外，还可以从数字化电能表的最大通道映射能力、是否支持GMRP组网VLAN设置功能等方面考虑校准项目。同时，在日常的维护中，及时的检查和检修也是校准过程中所必不可少的。

1.2 計量误差分析

通过互感器传输信号后，电能表在接受信号时极易产生误差。虽然数字化电能表从根本上说是纯数字量计算，误差几乎为零，但在实际中却还是出现了不少误差的状况，具体概括为以下几个方面：

1.2.1 高吞吐率下采样数据帧接收效率

在电能表接受采样值数据帧时，导致数据帧接受效率低的主要原因是网络环境的异常或流量口的不连续造成的。此时，如果将丢失的数据帧作为零来处理，就会产生后期的计量差，因为每个周波的采样点数与极端的采样周期数有关。

1.2.2 电能计算量法的误差

数字化电能表在计量系统中的工作方式是逐级累加。在接收的信号不断累加后，原本的产生的细小误差也会随之增加，最后将造成结构的失准。另外电能表使用的计算公式在不同阶次上也会造成一定程度上的误差，如：直接点积分、复化辛普森等计算方法。

1.2.3 电能脉冲输出与实际电能累加存在差异

脉冲信号输出的频率与用电设备的运转情况有关，电能表在使用的过程中会受到电压变化的影响，并不能完全达到额定值。而在实际的电能累加中，信号的传播速度很快，电能表显示的误差会随着时间的变换而增大。相关技术人员在计算时最容易将这部分影响因素忽略，减少对时间的计算。因此，在对误差产生原因进行分析时，可将不同的数值依次代入计算，找出时间误差的具体数值，这样才能体现数据的科学性和精确性。

2 数字化电能表检验装置实现方案

2.1 检验装置的整体实现方案

检验装置主要包括数字化电能表、误差处理器、光纤网络交换、工控机等组成，其整体性能的提高将能够在很大程度上提高电能表运算的精度。其中数字化电能表主要接收光纤网络机发出的光纤信号；误差处理器主要接收来自数字化电能表的高频脉冲信号和低频脉冲信号，最后根据各自的计算原理进行整体的电能误差运算。

2.2 数字化电能表实现方案

数字化电能表的方案将从参数管理、字符输入方式、误差处理方式以及人机交互等方面进行全面的设计。设计后的实现方案：参数管理能够使用配置文件方式管理，快捷方便；字符输入将配置软键盘实现虚拟输入；人机交互更为活跃、及时；误差处理也将从周波电压、电流等参量进行考虑，处理的数据帧也能够实现云共享。

3 数字化电能表校准方法及其应用

电能表的发展经过了漫长的历史，其准确度、功能、结构等方面都有了很大的提高，尽管数据通过了电能表的多次运算，但实际的误差却是由于软件设计、系统时钟、传输误码率造成的。而现有的技术大大改善了这一点，它能够通过网络将数据帧发送给数字电能表，并按照既定脉冲常数发出电能脉冲，误差计算值大大降低。

3.1 标准数字功率源校准方法

标准数字功率校准是在全通数字一向滤波的数字电能表校准算法下的一种运用，它包括采样装置和数据转换单元，符合标准的电压电流采样值。这种校准方式将从电子表的功率设置与计算两个方面来提高最终精度。

一方面，装置功率的设置符合整套装置运转的功率以及能够承受的最佳电压值，这能够从最开始的运作对功率进行控制。另一方面，要使得功率源稳定在百分之零点零一，对应的有效值和功率分别设为U和I，然后根据其有效的计算公式即可得出精确的数值。

3.2 应用

数字化电能表作为一种现代化的计量工具，被广泛应用于智能变电系统中。数字化电能表在接受光纤信号后，及时对该数据进行及时处理，处理后的各类数据将存入FRAM并通过液晶显示接口实现实时显示。

数字化电能表具有强大齐全的功能，包括分时计量、最大需量的计算、月统计电量、实时测量、监控功能等，其中最大需量是指通过计算总元件正、反向有功电度和四个象限无功电度的最大需量，来确定并记录最大需量出现的时间；监控功能是电能表通过数据的流入、流出进行实时监控，包括失流记录、断相记录、数据无效几率。

4 结束语

本文阐述数字化电能表的应用以及计量误差产生的原因，通过一定的装置设置来完善检验装置的实现方案。在新形势背景下，做好数字化电能表校准方法的研究工作已成为智能电力系统良好运作的重要保障，如今，随着智能时代的到来，数据化电能表应用领域愈加广泛，在认识到电能表的功能强大的同时也看到其因为产生的偏差带来的精度的缺失，才能更好的研究技术，及时改进，以实现系统的高效运作。

参考文献

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[3]邵丕彦，于宁.浅谈电能表检定周期内超差原因分析与对策[J].中国新技术新产品， 2015（24）.

作者单位

武汉盛帆电子股份有限公司 湖北省武汉市 430200