摘要：随着我国不断发展进步，科技发展也有了质的飞跃，尤其是计算机领域发展有了长足的进步。计算机应用到了生活的方方面面，电站电能的数字化应用给电站带来了极大方便。数字化变电站电能装置是科学发展一大产物，为了应用好这一装置，本文详细介绍了数字化电能计量检测技术，以供参考。
关键词：数字化；电能计量；检测技术
电能计量自动化系统是电网运行过程中的重要组成部分，该系统的稳定高效运行能够为电网经济运行管理水平的提升提供可靠的保证，并在一定程度上拉动电网经济增长。本文就数字化电能计量检测技术方案进行研究和分析，具有重要的现实意义。
1数字化电能表概述
数字化电能表电量输入采用数字接口，对外仅有光纤、数据等通讯接口，物理层和链路层上采用高速光纤以太网。数字化变电站中前端电磁或电子式互感器将电流、电压信号进行了数字化，通过光纤将数字化的电流电压信息传输给合并单元（相当于传统模拟电能表前端模拟信号处理及A／D转换器），合并单元按照IEC61850标准输出规范的数字信号帧，数字电能表接收此数字信号帧，直接进行数学运算即可得出电能，如图1。数字化电能表本质即为一个纯数字信号处理设备、IT设备。它要求设备可靠、算法科学、计算误差最小。
数字化变电站电能计量装置包括电子式电压、电流互感器、合并单元（起着协议转化和时间同步的作用）、数字化电能表、全站的采样同步时钟以及之间的连接光缆。与传统电能计量装置中互感器、电能表及二次回路传输的模拟电流、电压信号为瞬时值不同，数字化变电站计量装置的电流、电压数字信号只有保证同步才能保证计量的准确，因此传统电能表校验仪无法对数字电能表进行检定工作，有必要重新设计一个校验装置。该装置必须具备以下几个基本功能：①具备光纤以太网接口；②链路层需拥有扩展能力以适应不同标准格式；③应具备电度计算的功能；④该检测系统应可接收被校电表输出的脉冲信号，并进行比较，做误差分析；⑤必须具备保留历史数据的功能，以备后续查看。
2数字化电能计量系统分析
2.1合并单元
一台合并单元中有多个二次转化器数据通道，每一个数据通道与电子式互感器对应，传输单一采样测量值数据。在组合单元情况下，一个物理接口能够与多个数据通道连接，合并单元以时钟同步信号为基础，对同一时间节点的信号进行采样，之后按照相关协议发送到二次设备中，合并单元通过多模光纤采用以太网协议传输采样数据值。
2.2数字化电能表
数字化电能表中有信息采集接口，有数据转化协议接口芯片，有计算电参量的数字信号处理器，其能够对当前的功率脉冲进行指示，之后将信号传送到中央微处理器单元中进行电参量的累加，点阵液晶显示模块能够对表计的相关信息进行反映和显示，实现用户信息的获取。表计能够以光纤以太网为基础来读取数据，实现数据共享。电子式互感器、合并单元与数字化电能表的通信主要通过光纤来完成，隔离电气，避免电磁环境对信号和数据传输的影响。
2.3电子式互感器
电子式互感器主要包括二次变换器的电流或电压传感器和连接传输系统，被测量的量能够按比例传输给测量仪器仪表或保护控制装置，电子式互感器能够通过两种方式与二次设备连接，一种是数字信号转换为低压模拟量，一种是直接与带有数字化接口的二次设备实现连接。电子互感器分为四个单元：①电压电流传感器单元：利用相关装置产生与一次端子电压或电流对应信号；②一次传感器单元：将信号转化为光信号，以此来适合光纤传输；③光纤输出单元：将转化的光信号传输给二次转化器；④二次转化器：将接受的信号转化为合并单元能够接受的光信号，将转化后的光信号通过光纤传输到合并单元中。
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2.4数字化电能计量误差分析
数字化变电站中，电压信号和电流信号不可能是理想化的周期信号，因此采样点数在不同周期可能会有所差异，这就会对电能表计量的准确度产生影响，应当对此进行检测。电能计量通过FFT来处理谐波，FFT分析受到采样点数的影响，因此谐波也会对数字化电能计量准确度产生影响，应当对此进行检测。不同电压互感器和电流互感器输出规格会产生不同的计量量化系数，量化的数学模型中，量化系数的确定主要通过对电压和电流的实际值计算得出，不需要对程序进行修改，因此额定电压也会影响数字化电能计量的准确定，应当对此进行检测。如果数字化电能表受到的数据信息不合理，或没有受到数据包，则会进行容错处理，因此容错能力也会影响数字化电能计量的准确性，应当对此进行检测。
3数字化电能计量检测技术方案
3.1电子式互感器检测技术方案
电子式互感器检测技术方案如下：调压器/升流器产生检测所需要的电流信号或电压信号，在检测电力互感器的过程中，电磁式电流互感器以及被测电子式互感器的一次电流由调压器/升流器来提供，而在检测电子式电压互感器的过程中，调压器/升流器则能够提供一次电压。将被检测的电子式互感器二次输入到合并单元中，之后由合并单元以同步信号为基础来进行数据包的输出，数据采集器接收到标准互感器的二次输出，控制机发出指令，采样同步触发器受到指令后会发出同步采样的命令，则两块数据采集器进行同步采样，在采样结束之后，合并单元输出数据帧给计算机，计算机进行数据帧的解析，对波形数据点进行傅里叶变换，得到被检测电子式互感器和标准互感器的二次输出值幅值以及相位移，从而计算出被检测电子式互感器的相位误差，完成对电子式互感器的检测。
3.2数字接口电能表的检测方案
信号源、交换机、误差处理器以及电源单元等设备组成数字式电能表的检测装置。信号源以设置参数和协议标准为基础发送数据帧，交换机将数据帧转发给被测表，将标准表和被测数字接口电能表发出计量的脉冲，误差处理器在接收脉冲之后会对其进行计算，将计算的误差值显示出来，上位机与信号源和标准表误差处理器连接，另外一路总线则连接被测数字接口点嫩表，设置并控制参数，之后对被测数字接口电能表数据接收的稳定性和安全性进行检测，对电能计量的准确性进行检测。
在检测的过程中，在高速DSP下，数字信号源对电压波形信号和电流波形信号进行输出，对波形信号采样和编码，在符合相关协议之后进行输出，由网络端口接收。低延时交换机对信号进行复制，将复制的信号传输到端口，电/光转换电路对符合协议的信号进行转换，转换为多模/单模光信号，将转换之后的信号送入到标准电能表和被测数字接口电能表中。电能输出脉冲被标准表和被测表雷击，之后同步送入到误差处理器中，对标准表和被测表累计脉冲的比例关系进行分析计算，得出误差值，从而完成对数字接口电能表的检测。
结语
科技的发展日新月异，变电站电能计量技术逐渐呈现出数字化的发展趋势，电子互感器和数字化电能变的产生给电能计量检测技术提出了更高的要求。基于以上，本文简要分析了数字化电能计量系统，提出了数字化电能计量检测技术方案，旨在为促进变电站电能计量的数字化发展作出贡献。
参考文献
[1]艾兵，江波.数字电能计量及其电能表检测技术[J].四川电力技术，2011.
[2]赖广临.数字化变电站的电能计量检测技术讨论[J].广东科技，2012.
刘禹（1974.11.25），女，汉，辽宁省朝阳市，单位：国网朝阳供电公司计量室，本科，
王铁东（1973.12.30），男，汉，辽宁省朝阳市，单位：国网朝阳供电公司，研究生，
论文作者:刘禹,王铁东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
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