摘要：随着人们对电能使用量的逐渐增多，对电能表的设计要求也越来越高。在使用过程中，需要对电能表检定装置系统按照规程进行检修调试，并且按照电能表有关计量检定的规程，对电能表检定装置系统进行合理的设计，以在使用中发挥良好的作用。本文首先说明了现有数字化变电站计量系统，然后阐述了数字化变电站独立计量系统，最后探讨了数字式电能计量系统检定装置设计。
关键词：数字式；电能计量系统；检定装置；在线监测
一、现有数字化变电站计量系统
现有的各个厂家设计的，正在运行的数字化变电站计量系统构架都是使用的是电子式电压、电流互感器+光纤传输系统+合并单元输出信号采样+数字化电表的模式，其结构示意图如下图所示。
图 现有计量系统的结构示意图
互感器数据输出到合并单元，数据通过处理后，再重采样后分发到保护、计量、测量设备。合并单元作为数据枢纽，具有改变数据的可能，交换机作为分发设备也具有改变原始数据的可能，而这些都是计量系统要求数据具有唯一性所不能允许的。
二、数字化变电站独立计量系统
（一）与现有计量系统的对比
虽然国内很多专家学者和不少设备厂商积极研究于数字化变电站，对于计量系统仍无明显进展，目前还是停留在电子式互感器、合并单元和电能表的模式。没有对计量系统的严肃性有充分的认识和重视。合并单元在系统中的设计，对于保护设备是必不可少的，但同时又兼顾了采集计量数据功能，且大多数合并单元可随意调整角比差，同时合并单元的运行异常或者检修又严重影响电能量的采集。没有考虑这个环节对于计量独立性的影响，实际就没有保证计量的法律法规需求。
相比较于现有的数字化变电站的计量系统，考虑到对计量领域的严肃性，对数据要求的准确性等因素，本设计提出了计量专用采集单元 + 数据集中器采样模式。本设计既满足电能采集的独立性又可提高电能采集的准确性，做到电能采集与保护分离，方便计量单位对数字化变电站的电能量核算和维护。
（二）独立计量系统的设计
本设计提供一种基于电子式互感器的数字化变电站的独立计量系统。包括电子式电压互感器，电子式电流互感器，它们把电力系统的电流电压转换为数字信号，通过光纤传输到计量专用数据同步分帧器，再由数据同步分帧器通过光纤传输到数字化电表，由电表完成电能的计量。
这是一种基于电子式互感器的计量专用数据同步分帧器。包括信号输入（NO2、NO5、NO8），接入一个间隔的电流电压输入，最多 9 个通道；开关输入（NO3、NO6、NO9），接收开关位置输入接点，满足变电站运行方式改变的输入；处理器（NO4、NO7、NO10），接收信号输入模块的信号，重新同步，数据打包，变成 IEC-61850 标准格式，转发到电表。
数据同步分帧器实现的计量系统，建立了从互感器到电表之间的独立链路的物理设备。从而改变了现有数字化电站计量系统的数据链拓扑结构。电子式互感器感应到电力网络上的电流和电压后，使用专用采集单元就地处理数据采样，完成角比差校正的功能，然后直接经光缆传送到专用数据同步分帧器，最后送至电表。
由此实现数据不再通过合并单元，数据链独立，保持计量数据的封闭性，唯一性和数字化。数据同步分帧器的设计，满足多个间隔的电流电压数据采集，同时实现每个间隔的硬件独立，易于维护。可以精确同步几个数据源的数据，提高了计量精度。
三、数字式电能计量系统检定装置设计
（一）装置运行状态的实时在线监测系统的设计与应用
1、设计电能量平衡监视系统
设置实时在线监测系统可实现现场及远程计量装置误差数据的监测及校验，结合电量数据建立数学模型，利用相关的插值算法对上网计量点进行监视。电能计量装置校验系统可以大大降低监督管理人员的劳动强度，不断增加电能计量装置检测的准确性。采用电能计量装置远程校验系统，能完全避免现场出现各种问题的可能性，远方监控人员能够实现远程和现场电压互感器二次回路压降测试。远程和现场计量装置也可以用来判定被测电能表的误差。对于多块电能表的设计，通过继电器可以控制切换测试线路，然后将监控和校验数据显示在本地显示设备中或上传至上层的数据中心。控制服务器可以单独配置数据冗余备份，随时接受上层客户端发出的测试或查询指令，准确地为客户端提供各项操作信息，并依据计划自动发出测试指令。
2.设计计量点视频监控点
采用计量点视频可判断电能表运行环境变化图像识别监控，从而实现对电能计量装置的自动化管理模式，推动电能表检定装置系统朝着智能化、集约化、科学化的方向发展。
（二）电能计量装置状态管理系统的设计及应用
电能计量装置状态管理系统选用数据库管理系统作为开发工具，采用可重用组件技术实现了对电能计量装置的自动化，实现了在线监测及维护，该系统具有大容量、可采用多用途的大型电能计量分析装置与计量中心生产调度平台的链接，有效促进了电能计量装置的高效运行。
（三）电能表自动化检定系统设计途径
1.系统的组成
电能表自动检定是系统发展的必然趋势。其价值主要在于对整个电力装置系统进行管理和控制，并将检定信息上报到传输层，在做好自动检定工作的同时，还可以实现分拣自动化操作。对于在系统构建或者运行过程中出现的各种接线错误可以进行准确判断，还可以满足系统正常运行状态的检测，如果再借助高性能嵌入式芯片的效能，甚至可以对于系统电流运行情况进行动态分析，在此基础上实现互感器接线的有效性和正确性，也可以识别互感器二次端子与电能表之间连接的正确性。电磁式电流互感器不仅体积与质量增大，而且也给电压的测量带来很大的便利。
2.设计方法
电能表自动化检定系统采用模块化设计，一般来讲主要由以下几个部分组成：其一，输送单元；其二，接拆线单元；其三，准确度检定单元；其四，通电检查单元。软件运行的前提是具备健全的检定系统，实现了对整个运行系统全过程、智能化的检定。以电能表自动化检定流水线系统为例，传统检定模式下系统由2×18表位的耐压单元、外观检测单元以及编程加密单元组成的；而智能检定模式下系统由检定单元，耐压单元、外观检测单元，编程加密单元各2套组成。系统试运行期间，使用检定设备，对于电能表检定工作运行状态进行分析，一般会从性能比和效率两个角度入手，结果是智能化电能表检定时间短，检定装置检定效率提高120％，人员使用减少80％，每年可随着电能计量的再深化，其产生的经济效益将更大。
3.电能表自动化检定系统改进
电能表自动化检定系统是为适应单相电能表自动化检定特殊性而设计的产品，其系统运行具有稳定性和可靠性高。电能表自动化检定系统编程键在保证单相电能表安全的前提下，需要确保电能表编程课进入允许编程状态或无法编程状态，此时的编程功能始终处于编程允许状态。电能表在参数设置密钥后，在红外的帮助下，以编程的方式实现对于开关的控制，也就是说可以在不考虑电能表运行状态的前提下，实现对于电能表的编程操作，均能产生编程数据记录，有效降低了自动化检定系统的建设成本。
结语
综上，电能表检定装置系统能有效提高了计量管理水平，不断增强计量工作的管控力和影响力，确保电能表检定装置系统在实际中得到有效利用。
参考文献：
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[2]袁海群.电能表检定装置现场自动检定系统的研究与应用[J].通讯世界.2015（23）
[3]陆莉华.电能表检定装置的故障研究以及处理[J].低碳世界.2015（32）
论文作者:周蒙,薛广达,沈传鹏
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/6
标签：系统论文; 电能论文; 电能表论文; 装置论文; 单元论文; 数据论文; 变电站论文; 《基层建设》2015年第35期论文;