CN105445693A - 数字电能表校验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数字电能表校验方法及装置，所述方法包括：分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；对所述待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；分析所述标准数字化电能表输出数据与所述信号调理数据，获取所述待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。由以上技术方案可见，本发明提供的数字电能表校验方法及装置把标准数字表和被测表放在完全对等的位置，校验过程具有完整数字计量值传递体系，校验过程中没有其他环节误差的引入。同时，本装置可以对变电站运行的电能表进行现场校验，提高数字电能表校验装置的可靠性，从而确保电能计量的准确。

Description

数字电能表校验方法及装置

技术领域

本发明涉及数字电能计量技术领域，特别是涉及一种数字电能表校验方法及装置。

背景技术

数字化电能表适用于新型数字化变电站中数字化的计量场合。数字化电能表不仅能实现电网参量的纯数字信号的接受，复合变电站通信规范标准，而且能避免传统电表中模拟信号传输造成的损耗及带来的系统误差，从而很好地满足数字化变电站遵循规约协议的数字化计量体系。相对于传统的模拟电能表而言，数字化电能表不包括模拟采样部分，其计量误差主要取决于接受采样值报文能力和电参量计量等因素，计量准确度有很大程度提升。

传统的数字化电能表检验装置校验对数字电能表进行校验的过程为：A/D转换器将采集到的电压信号和电流信号转换为数字信号，数字信号通过规约转换,转换为采样值报文。电能表校验仪接收采样值报文后，对报文进行解析，采用能量积分法计算电量得出实时电压电流量。同时，采样值报文通过二次电缆输入待测数字化电能表，产生相应的电能脉冲，计数器累计数字脉冲量并计算出某段时间的电能，并输入给电能表校验仪。电能表校验仪将接收到的实时电压电流量和累计数字脉冲量计算出的电能进行比较，得出数字化电能表的电能测量误差，完成数字化电能表的准确度评估。

传统的数字化电能表校验设备表校验仪结构复杂，校验过程中没有把标准数字表和被测表放在完全对等的位置，二次电缆的传输与数字脉冲量的累计会造成较大的测量不确定度，测量可靠性差，并且缺乏完整的数字计量值传递体系。

发明内容

本发明实施例中提供了一种数字电能表校验方法及装置，以解决现有技术中数字电能表校验装置可靠性差，并且缺乏完整数字计量值传递体系的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种数字电能表校验方法，数字电能表校验方法包括以下步骤：

分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

对待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

分析标准数字化电能表输出数据与信号调理数据，获取待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。

优选的，获取待校验数字化电能表误差方法为脉冲比较法。

优选的，获取待校验数字化电能表不确定度包括A类不确定度、B类不确定度、合成不确定度和扩展不确定度。

一种数字电能表校验装置，包括：

信号源输入模块，信号源输入模块用于分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

信号调理模块，信号调理模块用于对待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

数据分析模块，数据分析模块用于分析标准数字化电能表输出数据与信号调理数据，获取待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。

优选的，信号输入模块输入数据遵循IEC61850-9协议采用的数据帧，并与以太网连接。

优选的，标准数字化电能表为0.05级。

优选的，待校验数字化电能表为0.2S级。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的数字电能表校验方法及装置通过分析标准数字化电能表输出数据与待检验数字化电能表信号调理数据，获取待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。本发明提供的数字电能表校验方法及装置可以把标准数字表和被测表放在完全对等的位置，校验过程具有完整数字计量值传递体系，校验过程中没有其他环节误差的引入。同时，本装置可以对变电站运行的电能表进行现场校验，提高数字电能表校验装置的可靠性，从而确保电能计量的准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种数字电能表校验方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种数字电能表校验装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种数字电能表校验方法的流程示意图，包括以下步骤：

S101：分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

S102：对待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

S103：分析标准数字化电能表输出数据与信号调理数据，获取待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度；

S104：输出数据。

其中，S101步骤中的信号源由数字信号发生单元输出，数字信号发生单元输出的电压信号和电流信号经过调整，转化为符合IEC61850-9协议规定并且符合实际应用情况的信号源。调整方式为：控制单元控制系统管理单元，按照内部协议使数字信号发生单元输出符合IEC61850-9规约的电压、电流等计量数据，实现U_a、U_b、U_c、I_a、I_b、I_c的幅值和相位可调。

S102步骤中的信号调理部分包括对待校验数字化电能表的输出数据进行信号幅度和信噪比的转换。经过信号调理后的数据符合国家计量技术规范JJF1059-1999的规定，与标准电能表所输出的数据对等，可以与标准电能表输出数据进行进一步的分析与比较。信号调理部分的信噪比设计目标为：

SNR＝20×lg(1/1.6×10^-4/10)dB

其中，待测电能表的不确定度小于误差限的1/3，即1.6×10^-4，噪声小于1/10。

S103步骤中对标准数字化电能表输出数据与信号调理数据的分析包括误差分析、溯源分析与不确定度分析。

误差分析使用脉冲比较法比较待校验数字化电能表累计电能值与标准数字化电能表累计电能值，具体公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{W_0-W}{W}\×100\%$

其中：γ为误差值，W为实测电能值，即标准数字化电能表累计电能值(kWh)，W₀为算定电能值，即待校验数字化电能表累计电能值(kWh)。

待校验数字化电能表累计电能值W₀计算公式为：

W₀＝3.6×10⁶n₀；

其中， $n_0=\frac{C_0\·N}{C_L\×3.6\×{10}^6}$

n₀为算定脉冲数，N为待校验数字化电能表低频脉冲数，C₀为标准数字化电能表脉冲常数(P_L/kW·h)，C_L为待校验数字化电能表脉冲常数(P_L/kW·h)。

溯源分析是指低精度的计量仪表通过与高精度的仪表进行比较以检定低精度的仪表的过程。在计量领域，溯源性反映了测量结果或计量标准量值的一种特性，即任何测量结果和计量标准的值，最终必须与国家的或国际的计量基准联系起来，才能确保计量单位统一、量值准确可靠，才具有可比性、可重复性和可复现性。数字化电能表其实质为数据处理或计算器，任何一个赋予了计量单位的计算设备应是一个计量器具，数字化电能计算器赋予了“kWh”单位后，就是一个电能计量器具，就存在一个“溯源”问题。按照溯源概念，数字化电能表应具备与上级电能标准的可比性。数字化电能表溯源途径就是按比较链，向测量的源头(计量基准)追溯。本实施例中，将待校验数字化电能表与标准数字化电能表比值向上一级溯源，即向供电局计量器具溯源，得出溯源结果。

评价测量仪器质量和测量结果时，常采用测量不确定度来评价测量结果。本实施例中待校验数字化电能表不确定度包括A类不确定度、B类不确定度、合成不确定度和扩展不确定度。

A类标准不确定度使用多次测量值，运用贝塞尔公式法算出，评定的标示式为：

$u\left(x\right)=S\left(\stackrel{\‾}{x}\right)=S\left(x\right)/\sqrt{n}$

其中，

$S\left(x\right)=\frac{1}{\sqrt{n-1}}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2},$

n-1为自由度。

B类不确定度包括：

被测电能表化整间距引起的B类不确定度u₁，评定的标示式为：

$u_1=\frac{d}{k_1}$

其中，d为修约间距，k₁为置信因子；

标准电能表示值误差引起的B类不确定度分量u₂，评定的标示式为：

$u_2=\frac{r_2}{k_2}$

其中，γ₂为标准电能表最大允许误差，k₂该误差所属分布的置信因子；

标准电能表上级误差传递引入的B类不确定度分量u₃，评定的标示式为：

$u_3=\frac{u_{up}}{k_3}$

其中，u_up是由更高级的检定装置提供的标准电能表上级误差传递引入的不确定度，k₃为置信因子。

合成不确定度评定的标示式为：

输入量间不相关时，合成不确定度表示为：

$u_c=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{u_i}^2\left(x\right)}$

简单测量，测量模型为y＝x时,合成不确定度表示为：

$u_c=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{u_i}^2}$

测量模型为Y＝A₁X₁+A₂X₂+......A_NX_N且输入量之间不相关时，合成不确定度表示为：

$u_c=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{A_i}^2{u}^2\left(x_i\right)}$

各输入量间正向相关，相关系数A为1时，合成不确定度表示为：

$u_c=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}u\left(x_i\right).$

本实施例中的合成不确定度u_c由上述不相关的不确定度分量u_A、u₁、u₂和u₃确定，表示为：

$u_c=\sqrt{u_a^2+u_1^2+u_2^2+u_3^2}.$

扩展不确定度评定的标示式为：

U＝ku_c

其中，k为包含因子，本实施例中k＝2，u_c为合成不确定度。

S104步骤中输出的数据为误差、溯源分析结果和不确定度，输出数据的格式和界面可按照用户需求进行定制，数据储存方式多样。

图2为本发明实施例提供的一种数字电能表校验装置的结构示意图，由图可见，数字电能表校验装置包括信号源输入模块、信号调理模块、数据分析模块和输出模块，其中：

信号源输入模块连接待校验数字化电能表和标准化数字电表；

信号调理模块连接待校验数字化电能表；

数据分析模块连接信号调理模块和标准化数字电能表；

数据分析模块与输出模块连接。

信号源输入模块，所述信号源输入模块用于分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

信号调理模块，所述信号调理模块用于对所述待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

数据分析模块，所述数据分析模块用于分析所述标准数字化电能表输出数据与所述信号调理数据，获取所述待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。

准确度等级是指符合一定的计量要求，使其误差保持在规定极限以内的计量器具的等级或级别。常用有功电能表有0.5、1.0、2.0三个准确度等级。0.5级电能表允许误差在±0.5％以内；1.0级电能表允许误差在±1％以内；2.0级电能表允许误差在±2％以内。一般居民客户为Ⅴ类电能计量装置，使用的有功电能表的准确度等级不低于2.0级；而月平均用电量在100万kW·h及以上的大电力客户为Ⅰ类电能计量装置，使用的有功电能表的准确度等级不低于0.5级。供电局保存的电能计量标准装置为0.1级，省电力科学研究院保存的电能计量标准装置为0.02级，中国计量院保存的电能计量标准装置为0.01级。本实施例中，标准数字化电能表准确度为0.05级，待校验数字化电能表准确度为0.2S级或以下。

本发明提供的实施例通过分析标准数字化电能表输出数据与待检验数字化电能表信号调理数据，获取待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。本发明实施例提供的校验装置可以把标准数字表和被测表放在完全对等的位置，校验过程具有完整数字计量值传递体系，校验过程中没有其他环节误差的引入。同时，本装置可以对变电站运行的电能表进行现场校验，提高数字电能表校验装置的可靠性，从而确保电能计量的准确。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

可以理解的是，本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数字电能表校验方法，其特征在于，所述数字电能表校验方法包括以下步骤：

分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

对所述待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

分析所述标准数字化电能表输出数据与所述信号调理数据，获取所述待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。

2.根据权利要求1所述的数字电能表校验方法，其特征在于，所述获取1所述待校验数字化电能表误差方法为脉冲比较法。

3.根据权利要求1所述的数字电能表校验方法，其特征在于，获取所述待校验数字化电能表不确定度包括A类不确定度、B类不确定度、合成不确定度和扩展不确定度。

4.一种数字电能表校验装置，其特征在于，包括：

信号源输入模块，所述信号源输入模块用于分别输入信号源至待校验数字化电能表和标准数字化电能表；

信号调理模块，所述信号调理模块用于对所述待校验数字化电能表的输出数据进行信号调理，获取信号调理数据；

数据分析模块，所述数据分析模块用于分析所述标准数字化电能表输出数据与所述信号调理数据，获取所述待校验数字化电能表的误差、溯源分析结果和不确定度。

5.根据权利要求4所述的数字电能表校验装置，其特征在于，所述信号输入模块输入数据遵循IEC61850-9协议采用的数据帧，并与以太网连接。

6.根据权利要求4所述的数字电能表校验装置，其特征在于，所述标准数字化电能表为0.05级。

7.根据权利要求4所述的数字电能表校验装置，其特征在于，所述待校验数字化电能表为0.2S级。