CN104198979B - 一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，对二次侧的四路电能计量信号的实时分析和比对，其中一路待测二次电流、电压信号输入，两路待测电能脉冲信号输入以及一路标准电流电压信号输入可以实现四路电能计量信号的多种组合实时比对，还实现对输入的两路模拟信号进行实时谐波计算，从而实现电能计量质量的进一步分析。本发明可对不同类型的电能表实时计量性能的分析和比对，用于计量模拟输入信号的计量质量进行实时评估，为衡量和考核不同类型电能计量装置的实时计量误差分析提供了数据依据，保证变电站电能计量的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

Description

一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法

技术领域

本发明涉及一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，属于电能计量技术领域。

背景技术

目前，国家电网公司投入实际运营的电能计量装置，基本上都是传统电磁式电流互感器、传统电磁式电压互感器加上配套传统电能表的技术方案，该方案技术成熟，性能稳定，维护简单，因而得到了广泛地应用。但是，随着电网系统日趋庞大，传输特性更加复杂，尤其是当前很多电能计量方案，只考虑工频范围内的能量传递，没有把谐波因素考虑在内，严重地影响了计量的精确性和公正性，因此，发明一种可以广泛评估现有电能表的计量特性的方法尤为必要。

目前，国内外对传统的电能表的计量准确度的检测，对于安装前的电能表基本上是通过单位时间内与标准计量装置的电能脉冲计量比对的方式进行；对于已投入现场运行的电能表的检测，一般不考虑传统电磁式互感器的电磁特性影响，即缺乏对计量二次入线的电能质量实时分析和比对，因此，校验的结果往往不甚理想，导致变电站的电能计量的准确性和可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是克服对传统的电能计量装置的计量准确度的检测时，缺乏对计量二次入线的电能质量实时分析和比对，校验结果不理想，导致变电站的电能计量的准确性和可靠性降低的问题。本发明的用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，适用于出厂前对电能表的校准、各科研机构在实验室内开展电能表计量准确度相关实验、对变电站等已安装投入的电能表进行现场实验和检测等多项工作，确保电能计量的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将二次侧的电流、电压信号分别输出将待测的宽频电能表、标准的电能表进行同步采样，并输出待测的宽频电能表对应的第一电流、电压采样信号，标准的电能表对应的第二电流、电压采样信号；

步骤（2），将两路待测的宽频电能表的电能脉冲分别输出第一电能脉冲计量单元、第二电能脉冲计量单元，并输出第一电能计量信号、第二电能计量信号；

步骤（3），将第一电流、电压采样信号，第二电流、电压采样信号分别输入电能计量单元，通过电能计量单元对待测的宽频电能表、标准的电能表进行实时电能计算，并输出待测的宽频电能表对应的第三电能计量信号、标准的电能表对应的第四电能计量信号；

步骤（4），将第一电能计量信号、第二电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号分别输入电能比对单元，电能比对单元四路电能计量信号进行周期性的连续计算和比对，间隔时间为1分钟；

步骤（5），将第一电流、电压采样信号，第二电流、电压采样信号分别输入谐波分析单元，通过谐波分析单元对两路电流、电压采样信号进行实时谐波分析。

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（1）待测的宽频电能表、标准的电能表对二次侧的电流、电压信号采用高速高精度的模数转换芯片进行同步采样，模数转换芯片型号为AD7606，采样速度为12.8KHz，采样位数为16位。

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（2）第一电能脉冲计量单元、第二电能脉冲计量单元输出第一电能计量信号、第二电能计量信号的方法通过采集电能脉冲，对单位时间内的电能脉冲计数得到对应的电能计量信号。

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（3），通过电能计量单元对待测的宽频电能表、标准的电能表进行实时电能计算，包括有功功率计算、无功功率计算。

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（4），电能比对单元四路电能计量信号进行周期性的连续计算和比对的方法为，

1）电能计算单元实时进行各路电能计量信号的电能计算，并通过积分器对各路的电能值进行累计，在计时器的控制下，进行周期性的连续计算和比对；

2）以第二电能计量信号为标准，通过电能计算单元对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的有功电能比对；

3）以第二电能计量信号为标准，对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的无功电能比对。

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（5）通过谐波分析单元对两路电流、电压采样信号进行实时谐波分析的方法，包括

1）对两路电流、电压采样信号进行快速傅里叶变换；

2）在频域计算工频分量、谐波分量的幅值和相位；

前述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：所述谐波分量的幅值和相位为21次谐波信号。

本发明的有益效果是：本发明的用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，适用于出厂前对电能表的校准、各科研机构在实验室内开展电能表计量准确度相关实验、对变电站等已安装投入的电能表进行现场实验和检测等多项工作，确保电能计量的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的提升电压互感器运行状态计量精度的优化选型方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，适用于出厂前对电能表的校准、各科研机构在实验室内开展电能表计量准确度相关实验、对变电站等已安装投入的电能表进行现场实验和检测等多项工作，确保电能计量的准确性和可靠性，如图1所示，包括以下步骤，

步骤（1），将二次侧的电流、电压信号分别输出将待测的宽频电能表、标准的电能表进行同步采样，并输出待测的宽频电能表对应的第一电流、电压采样信号，标准的电能表对应的第二电流、电压采样信号，采用高速高精度的模数转换芯片进行同步采样，模数转换芯片型号为AD7606，采样速度为12.8KHz，采样位数为16位，采样精度高，实时性强；

步骤（2），将两路待测的宽频电能表的电能脉冲分别输出第一电能脉冲计量单元、第二电能脉冲计量单元，并输出第一电能计量信号、第二电能计量信号，通过采集电能脉冲，对单位时间内的电能脉冲计数得到对应的电能计量信号；

步骤（3），将第一电流、电压采样信号，第二电流、电压采样信号分别输入电能计量单元，通过电能计量单元对待测的宽频电能表、标准的电能表进行实时电能计算，并输出待测的宽频电能表对应的第三电能计量信号、标准的电能表对应的第四电能计量信号；

步骤（4），将第一电能计量信号、第二电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号分别输入电能比对单元，电能比对单元四路电能计量信号进行周期性的连续计算和比对，间隔时间为1分钟，比对过程为，方法为，

1）电能计算单元实时进行各路电能计量信号的电能计算，并通过积分器对各路的电能值进行累计，在计时器的控制下，进行周期性的连续计算和比对；

2）以第二电能计量信号为标准，通过电能计算单元对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的有功电能比对；

3）以第二电能计量信号为标准，对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的无功电能比对；

步骤（5），将第一电流、电压采样信号，第二电流、电压采样信号分别输入谐波分析单元，通过谐波分析单元对两路电流、电压采样信号进行实时谐波分析，包括

1）对两路电流、电压采样信号进行快速傅里叶变换；

2）在频域计算工频分量、谐波分量的幅值和相位；其中谐波分量为21次谐波信号，21次谐波信号能提高电能表校准的精确性。

本发明的工作原理为，将宽频电能计量系统和传统的电能计量系统进行比较，比较如下，

宽频电能计量系统，包括宽频电流互感器、宽频电压互感器、宽频电能表三部分组成，这三部分都是全新产品，目前市场是没有的；传统电能计量系统包含：传统电流互感器、传统电压互感器、传统电能表三部分组成，这三部分是目前广泛适用于的电能计量系统，传统电能计量系统无法计量高频成分，在一些应用场景，高频部分消耗的电能无法进行计量收费，导致电能量的经济损失，宽频电能计量系统提出的目的就是对高频电能部分也进行计量，是一个全新的计量计费系统；

本发明的电能比较是将宽频电能计量系统和传统电能计量系统进行比对，比对系统用于在线监测运行，通过长期观察，数据统计获取宽频电能计量系统和传统电能计量系统的差别，如到底宽频电能计量和传统相比计能效率提升多少，以及分析在不同的环境下，电能计量准确度的观察及原因分析。

本发明在在频域计算了21次谐波信号，是针对宽频电能计量系统采用了宽频的电压互感器和电流互感器，在谐波分析上，宽频计量的系统的谐波含量要高于传统计量系统的谐波含量（传统电能表没有将谐波进行电能计量），所以在进行计量比对的基础上，通过对宽频计量的谐波分析和传统计量的谐波分析进行比对，辅助判断宽频电能计量系统和传统电能计量系统的差别所在。

综上所述，本发明的用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，适用于出厂前对电能表的校准、各科研机构在实验室内开展电能表计量准确度相关实验、对变电站等已安装投入的电能表进行现场实验和检测等多项工作，确保电能计量的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将二次侧的电流和电压信号分别输入待测的宽频电能表、标准的电能表进行同步采样，并输出待测的宽频电能表对应的第一电流和电压采样信号，标准的电能表对应的第二电流和电压采样信号；

步骤（2），将待测宽频电能表、标准电能表的电能脉冲分别输入第一电能脉冲计量单元、第二电能脉冲计量单元，其中，第一电能脉冲计量单元输出第一电能计量信号，第二电能脉冲计量单元输出第二电能计量信号；

步骤（3），将第一电流和电压采样信号，第二电流和电压采样信号分别输入电能计量单元，通过电能计量单元对待测的宽频电能表、标准的电能表进行实时电能计算，并输出待测的宽频电能表对应的第三电能计量信号、标准的电能表对应的第四电能计量信号；

步骤（4），将第一电能计量信号、第二电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号分别输入电能比对单元，电能比对单元对四路电能计量信号进行周期性的连续计算和比对，间隔时间为1分钟；

步骤（5），将第一电流和电压采样信号，第二电流和电压采样信号分别输入谐波分析单元，通过谐波分析单元对两路电流和电压采样信号进行实时谐波分析；

所述步骤（4），电能比对单元对四路电能计量信号进行周期性的连续计算和比对的方法为，

1）电能计量单元实时进行各路电能计量信号的电能计算，并通过积分器对各路的电能值进行累计，在计时器的控制下，进行周期性的连续计算；

2）以第二电能计量信号为标准，通过电能比对单元对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的有功电能比对；

3）以第二电能计量信号为标准，通过电能比对单元对第一电能计量信号、第三电能计量信号、第四电能计量信号进行周期的无功电能比对。

2.根据权利要求1所述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（1）待测的宽频电能表、标准的电能表对二次侧的电流和电压信号采用高速高精度的模数转换芯片进行同步采样，模数转换芯片型号为AD7606，采样速度为12.8KHz，采样位数为16位。

3.根据权利要求1所述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（2）第一电能脉冲计量单元、第二电能脉冲计量单元输出第一电能计量信号、第二电能计量信号的方法通过采集电能脉冲，对单位时间内的电能脉冲计数得到对应的电能计量信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（3），通过电能计量单元对待测的宽频电能表、标准的电能表进行实时电能计算，包括有功功率计算和无功功率计算。

5.根据权利要求1所述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：步骤（5）通过谐波分析单元对两路电流和电压采样信号进行实时谐波分析的方法，包括

1）对两路电流和电压采样信号进行快速傅里叶变换；

2）在频域计算工频分量和谐波分量的幅值及相位。

6.根据权利要求5所述的一种用于宽频电能表计量运行误差的实时比对方法，其特征在于：所述谐波分量的幅值和相位为21次谐波信号。