CN105548948A - 一种数字化电能计量系统的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数字化电能计量系统的测试装置及方法，通过调节移相器、调压器以及升流器的工作参数，模拟不同负载情况下一次电流与电压的输出；利用标准电压互感器和标准电流互感器将一次电流电压转换成二次电流电压值供多通道电子式互感器校验仪以及模拟标准电能表进行采集作为整个系统标准源使用。在PT合并单元与间隔合并单元之间配置报文控制器，用以控制数字化电流与电压之间的数字信号传递的时间特性用来测试电流与电压之间的同步性对数字化计量系统准确性的影响。而且通过配置温湿度测试仪以及振动测试仪来测试电子式互感器在不同环境下对数字化整体计量准确度和可靠性的影响，从多个维度进行工况仿真，提高准确性和实用性。

Description

一种数字化电能计量系统的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及电力设备测试技术领域，特别是涉及一种数字化电能计量系统的测试装置及方法。

背景技术

随着数字技术以及互联网技术的发展，越来越多的数字化变电站投入运行。其中，数字化电能表是未来电能计量的发展趋势和方向，数字化电能表的输入为以太网类型的数据帧，计算并获取电能数据，它与电子式互感器以及合并单元，共同构成数字化电能计量系统。

然而，数字化电能表受处理器字长、系统时钟、数据通信等因素影响，容易产生误差；电子式互感器能有效提高变电站测量系统的准确性，但是稳定性和可靠性较差且目前没有完善的系统进行测试和评估；而除了所述数字化电能表、电子式互感器的误差之外，作为前端数字源之一的合并单元也同样具有基本误差。因此，对于由数字化电能表、电子式互感器以及合并单元构成的数字化电能计量系统，误差影响因素复杂，如何对所述数字化电能计量系统进行准确测试，并进行误差影响因素和机理分析，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种数字化电能计量系统的测试装置及方法，以解决现有技术中的数字化电能计量系统准确度差、实用性差的问题。

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：

本发明实施例公开了一种数字化电能计量系统的测试装置，包括第一三相工频电压源、第二三相工频电压源、移相器、调压器、升流器、标准电压互感器、标准电流互感器、感应分压器、多通道电子式互感器校验仪、高精度模拟表、规约转换器、报文控制器、温湿度测试仪、振动测试仪、间隔层交换机以及上位机，其中：

第一三相工频电压源与移相器的输入端电连接，所述移相器的输出端与标准电压互感器的一端相连接；所述标准电压互感器的另一端通过感应分压器与多通道电子式互感器校验仪相连接；

第二三相工频电压源通过调压器以及升流器与标准电流互感器电连接，所述标准电流互感器与所述多通道电子式互感器校验仪相连接；

所述标准电压互感器和所述标准电流互感器还均与高精度模拟表电连接；所述高精度模拟表与规约转换器相连接；

所述数字化电能计量系统包括待测电子式电压互感器、待测电子式电流互感器、PT合并单元、间隔合并单元、过程层交换机以及待测数字化电能表；所述待测电子式电压互感器的一端与所述移相器相连接、另一端与所述PT合并单元相连接；所述报文控制器设置于所述PT合并单元和所述间隔合并单元之间、并与所述PT合并单元和所述间隔合并单元均相连接；所述间隔合并单元通过过程层交换机与待测数字化电能表相连接；所述待测数字化电能表通过间隔层交换机与上位机相连接；

所述多通道电子式互感器校验仪、所述规约转换器均通过所述间隔层交换机与上位机相连接；所述温湿度测试仪和所述振动测试仪设置于待测电子式电压互感器和/或待测电子式电流互感器相应位置、并与上位机相连接。

优选地，所述移相器包括3个电压相输出端，所述电压相输出端分别与标准电压互感器以及待测电子式电压互感器相连接。

优选地，所述测试装置包括3组调压器和升流器；所述第二三相工频电压源与每组调压器相连接，每组所述升流器分别与对应的标准电流互感器以及待测电子式电流互感器相连接。

优选地，所述报文控制器通过IEC61850-9-2规约与所述PT合并单元以及所述间隔合并单元相连接、通信。

优选地，所述待测电子式电流互感器包括待测光学电子式电流互感器，所述待测电子式电压互感器包括待测光学电子式电压互感器；所述温湿度测试仪以及所述振动测试仪设置于待测光学电子式电流互感器和/或待测光学电子式电压互感器相应位置，且所述温湿度测试仪以及所述振动测试仪通过串口通信端口与上位机相连接。

本发明实施例还公开了一种数字化电能计量系统的测试方法，该方法包括以下步骤：

从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，根据所述测试参数设定移相器、调压器、升流器、报文控制器、温湿度测试仪以及振动测试仪的工作参数；

判断待测数字化电能表是否出现计量误差；

如果是，记录所述待测数字化电能表出现计量误差时刻的计量因数，所述计量因数包括电子式互感器误差、功率因数、环境因数、丢帧误码率。

优选地，所述从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，包括：

比较工作数据中的电压数据和电流数据；

提取电压极值和电流极值作为所述测试参数。

优选地，所述从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，包括：

比较工作数据中的电压波形和电流波形；

分别统计同形态电压波形和电流波形的出现次数；

提取出现次数最多的电压波形和电流波形作为所述测试参数。

优选地，所述测试方法还包括：

从电子式互感器误差中，判断是否出现电子式互感器精度误差；

如果是，记录出现电子式互感器精度误差的电子式互感器类型、以及与出现精度误差的电子式互感器相对应的功率因数、环境因数、丢帧误码率；

如果否，通过调整报文控制器工作参数，判断是否网络异常导致所述数字化电能计量系统误差。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的数字化电能计量系统的测试装置及方法，利用380V市电作为统一的电源输入，配置升流升压装置，采用三相同源升流升压，利用移相器控制三相电流与电压之间的功率因数角从而生成可任意控制的系统一次电流电压值，模拟不同负载情况下一次电流与电压的输出。利用CT标互以及PT标互将一次电流电压转换成二次电流电压值供多通道电子式互感器校验仪以及模拟标准电能表进行采集并将这些信号以及计算出的电能量上送至上位机分析软件以完成模拟标准信号以及标准电能量的采集，作为整个系统标准源使用。分别搭建光学与电学电子式互感器及合并单元并配置对应的数字化电能表作为被测平台，在PT合并单元与间隔合并单元之间配置报文控制器，用以控制数字化电流与电压之间的数字信号传递的时间特性用来测试电流与电压只见的同步性对数字化计量系统准确性的影响。分别让电子式互感器工作在温湿度箱以及振动上配置温湿度测试仪以及振动测试仪用以测试电子式互感器在不同环境影响下对数字化整体计量准确度以及可靠性的影响。通过配置规约转换器、过程层交换机以及间隔层交换机实现整系统规约统一以及协议数据交换。上位机采集多通道电子式互感器校验仪上送的电流电压模拟量标准信号，分别采集光学与电学电子式互感器合并单元输出的IEC61850-9-2协议的电流电压数字信号，同时采集模拟标准电能表输出的电能量值以及光学与电学电子式互感器对应的数字化电能表的电能量值，上位机通过串行通信接口采集温湿度、振动传感器的值。上位机软件通过对上述变量进行分析测试在不同负载特性、不同工况、不同时间特性等情况下整个数字化计量系统以及电子式互感器的整体准确性。

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化电能计量系统的测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种数字化电能计量系统的测试装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种数字化电能计量系统的测试方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种测试参数提取方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种测试参数提取方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种数字化电能计量系统的测试方法的流程示意图；

图1-2的符号表示为：

1-第一三相工频电压源，2-第二三相工频电压源，3-移相器，4-调压器，5-升流器，6-标准电压互感器，7-标准电流互感器，8-感应分压器，9-多通道电子式互感器校验仪，10-高精度模拟表，11-规约转换器，12-报文控制器，13-温湿度测试仪，14-振动测试仪，15-间隔层交换机，16-上位机，17-待测电子式电压互感器，18-待测电学电子式电流互感器，19-待测光学电子式电流互感器，20-PT合并单元，21-间隔合并单元，22-过程层交换机，23-待测数字化电能表。

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。

参见图1，为本发明实施例提供的一种数字化电能计量系统的测试装置的结构示意图，所述测试装置包括第一三相工频电压源1、第二三相工频电压源2、移相器3、调压器4、升流器5、标准电压互感器6、标准电流互感器7、感应分压器8、多通道电子式互感器校验仪9、高精度模拟表10、规约转换器11、报文控制器12、温湿度测试仪13、振动测试仪14、间隔层交换机15以及上位机16。

其中，所述第一三相工频电压源1与移相器3的输入端电连接，所述移相器3的另一端与标准电压互感器6的一端相连接；所述标准电压互感器6的另一端通过感应分压器8与多通道电子式互感器校验仪9相连接。所述移相器3的相位调节颗粒度为0.1度，调节范围0-360度，且380V/110kV分相可调。所述标准电压互感器6采用110kV/100V，精度等级为0.01％的标准电压互感器。

所述第二三相工频电压源2通过调压器4以及升流器5与标准电流互感器7电连接，所述标准电流互感器7与所述多通道电子式互感器校验仪9相连接。其中，所述调压器4配合升流器5输出200-1000A电流，所述标准电流互感器7选用1000A/5A，精度等级0.01％的标准电流互感器。

所述标准电压互感器6和所述标准电流互感器7还均与高精度模拟表10电连接；所述高精度模拟表10采集标准电压互感器6的输出电压和标准电流互感器7的输出电流，并以645通讯规约规定的数据形式发送至规约转换器11相连接；所述规约转换器11将645通讯规约数据转换为61850通讯规约数据。

所述多通道电子式互感器校验仪9和所述规约转换器11均通过间隔层交换机15与上位机16相连接。所述多通道电子式互感器校验仪9将采集到的标准电压互感器6的电压互感器标准数据和标准电流互感器7的电流互感器标准数据发送至上位机16，所述规约转换器11将来自高精度模拟表10的电表标准数据转换格式后发送至上位机16。在具体实施时，所述多通道电子式互感器校验仪9选用NI公司的多通道7位半板卡实现高精度等级，模拟回路采样精度为0.05％；所述高精度模拟表采用100V、5A输入，用功电能计量精度为0.02％。

所述数字化电能计量系统包括待测电子式电压互感器17、待测电子式电流互感器、PT合并单元20、间隔合并单元21、过程层交换机22以及待测数字化电能表23；所述待测电子式电压互感器17的一端与所述移相器3相连接、另一端与所述PT合并单元20相连接；所述报文控制器12设置于所述PT合并单元20和所述间隔合并单元21之间、并与所述PT合并单元20和所述间隔合并单元21均相连接；所述间隔合并单元21通过过程层交换机22与待测数字化电能表23相连接；所述待测数字化电能表23通过所述间隔层交换机15与上位机16相连接。在具体实施时，技术人员可以根据研究和测试需要搭建所述数字化电能计量系统，所述待测电子式电压互感器17、所述待测电子式电流互感器、所述PT合并单元20、所述间隔合并单元21、所述过程层交换机22以及所述待测数字化电能表23的数目均不做限制。

在本发明实施例中，所述数字化电能计量系统包括1个待测电子式电压互感器17，1个待测电学电子式电流互感器18、1个待测光学电子式电流互感器19、2个报文控制器、2个间隔合并单元、1个过程层交换机以及2个待测数字化电能表；其中，所述待测电子式电压互感器17可以为电学电子式电压互感器或光学电子式电压互感器，对于电学电压互感器可以选用电容分压原理或电感分压原理的电压互感器，额定一次电压为110kV，双采集器输出、并分别于所述2个PT合并单元相连接；所述待测电子式电流互感器包括待测电学电子式电流互感器18和待测光学电子式电流互感器19，所述待测电学电子式电流互感器18的一端与升流器5的输出端相连接、另一端与一个间隔合并单元21相连接，所述待测光学电子式电流互感器19的一端同样与升流器5相连接、另一端与另一个间隔合并单元21相连接；其中，所述待测电学电子式电流互感器18选用罗氏线圈+LPCT原理电子式互感器，额定一次电流为600A，精度等级为0.2；所述待测光学电子式电流互感器19采用全光纤原理电子式电流互感器，额定一次电流为600A，精度等级为0.2S。合并单元按照间隔配置，在PT合并单元20和间隔合并单元21之间分别设置报文控制器12，通过所述报文控制器12实现数字信号传输控制，所述报文控制器12输入与输出报文一致，仅控制报文的输出延时、抖动、丢帧等与网络特性相关的参数；所述间隔合并单元21将收集到的待测电压互感器和待测电流互感器的电压互感器测试数据和电流互感器测试数据以IEC61850-9-2规约发送至过程层交换机22，所述过程层交换机22进一步将上述测试数据分别发送至2个所述待测数字化电能表23；所述待测数字化电能表23将数字化电能表测试结果通过间隔层交换机15发送至上位机16，同时过程层交换机22将所述电压互感器测试数据和所述电流互感器测试数据通过所述间隔层交换机15发送至上位机16。在具体实施时，所述过程层交换机22全部采用光纤接口，所述间隔层交换机15采用电以太网接口，数字化电能表直接采用以太网将电能量上送至上位机。另外，所述高精度模拟表10和所述待测数字化电能表23均设置有脉冲输出端口，可以外接其他检测设备例如示波器等对所述待测数字化电能表23的计量精度进行检测。

所述温湿度测试仪13和所述振动测试仪14设置于待测电子式互感器相应位置、并与上位机16相连接。所述温湿度测试13设置相应的测试温度和测试湿度，模拟待测电子式互感器实际工作环境，并将采集到的温度数据和湿度数据通过串口通信接口发送至上位机16；所述振动测试14设置相应的测试振动频率和振动幅度等，模拟待测电子式互感器实际工作振动情况，并将采集到的振动数据通过串口通信接口发送至上位机16。

在实际测试过程中，所述标准电压互感器6将互感后的电压，作为电压互感器标准数据通过感应分压器8的分压、多通道电子式互感器校验仪9的采集以及间隔层交换机15的转发，发送至上位机16；所述电流互感器7将互感后的电流，作为电流互感器标准数据通过多通道电子式互感器校验仪9的采集和间隔层交换机的转发，发送至上位机16；同时，所述标准电压互感器6互感后的电压和所述标准电流互感器7互感后的电流输入至高精度模拟表10，所述高精度模拟表10进行计量后采用DL/T645规约输出，通过规约转换器11转换成IEC61850MMS协议的协议将电能表标准数据发送至间隔层交换机15、并最终到达上位机16。在数字化电能计量系统方面，待测电压互感器与PT合并单元，以及待测电流互感器与间隔合并单元之间按照厂家私有协议传递数据，间隔合并单元将采集到的电压互感器测试数据和电流互感器测试数据发送至过程层交换机22，所述过程层交换机22进一步将上述测试数据发送至待测数字化电能表23，以及通过间隔层交换机15发送至上位机16；待测数字化电能表23生成电能表测试数据，并将所述电能表测试数据通过间隔层交换机15发送至上位机16；温湿度测试仪13和振动测试仪14采集温度数据、湿度数据以及振动数据、并发送至上位机16。上位机16完成对数据的汇总，按照时间维度，测试各个时间节点上的每只电子式互感器的准确度，整个数字化计量系统的准确度，同时测试温湿度、振动等环境信息，检测由于报文控制器施加的异常信息，综合上述所有信息进行信息汇总，测试数字化计量系统电能计量准确性，由整系统数字化电能计量误差作为触发信号，当整系统电能计量误差越线时记录该时刻电子式互感器误差、功率因数、环境因数、丢帧及误码率、同步性等指标，从而得出不同工况下影响数字化计量系统整体计量准确性的因数，高效而准确地对数字化电能计量系统进行测试和评估。

由上述实施例可见，本发明实施例提供的数字化电能计量系统的测试装置，利用380V市电作为统一的电源输入，配置升流升压装置，采用三相同源升流升压，利用移相器控制三相电流与电压之间的功率因数角从而生成可任意控制的系统一次电流电压值，模拟不同负载情况下一次电流与电压的输出。利用标准电流互感器以及标准电压互感器将一次电流电压转换成二次电流电压值供多通道电子式互感器校验仪以及模拟标准电能表进行采集并将这些信号以及计算出的电能量上送至上位机分析软件以完成模拟标准信号以及标准电能量的采集，作为整个系统标准源使用。分别搭建光学与电学电子式互感器及合并单元并配置对应的数字化电能表作为被测平台，在PT合并单元与间隔合并单元之间配置报文控制器，用以控制数字化电流与电压之间的数字信号传递的时间特性用来测试电流与电压只见的同步性对数字化计量系统准确性的影响。分别让电子式互感器工作在温湿度箱以及振动上配置温湿度测试仪以及振动测试仪用以测试电子式互感器在不同环境影响下对数字化整体计量准确度以及可靠性的影响。通过配置规约转换器、过程层交换机以及间隔层交换机实现整系统规约统一以及协议数据交换。上位机采集多通道电子式互感器校验仪上送的电流电压模拟量标准信号，分别采集光学与电学电子式互感器合并单元输出的IEC61850-9-2协议的电流电压数字信号，同时采集模拟标准电能表输出的电能量值以及光学与电学电子式互感器对应的数字化电能表的电能量值，上位机通过串行通信接口采集温湿度、振动传感器的值。上位机软件通过对上述变量进行分析测试在不同负载特性、不同工况、不同时间特性等情况下整个数字化计量系统以及电子式互感器的整体准确性。

实施例二

参见图2，为本发明实施例提供的另一种数字化电能计量系统的测试装置的结构示意图，本发明实施例与实施例一的不同之处在于，所述移相器3采用三相一体的移相器，即所述移相器3包括3个电压相输出端，所述移相器3将来自第一三相工频电压源的电压分为电压A相、电压B相和电压C相并分别通过电压相输出端输出；所述电压相输出端分别与标准电压互感器、标准电流互感器以及待测电压互感器相连接。所述测试装置还包括3组调压器和升流器，所述第二三相工频电压源与每组调压器相连接，每组所述升流器粉笔与对应的标准电流互感器和待测电流互感器相连接；每组调压器和升流器相互匹配，完成升压升流，并分别对应输出电流A相、电流B相和电流C相。在本发明实施例中，所述测试装置包括3个标准电压互感器和3个标准电流互感器；所述数字化电能计量系统包括3个待测电压互感器、3个待测电学电流互感器和3个待测光学电流互感器；所述3个标准电压互感器分别连接至电压A相、电压B相和电压C相对应的调压的电压相输出端；所述3个标准电流互感器分别连接至电流A相、电流B相和电流C相对应的升流器输出端；而且，所述3个标准电压互感器和所述3个标准电流互感器将电压互感器标准数据和电流互感器标准数据分别发送至多通道电子式互感器校验仪和高精度模拟表；所述3个待测电压互感器也分别与电压A相、电压B相和电压C相对应的调压的电压相输出端相连接，并将电压互感器测试数据发送至PT合并单元；所述3个待测电学电流互感器分别与电流A相、电流B相和电流C相对应的升流器输出端相连接，并将电流互感器测试数据发送至一个间隔合并单元，所述3个待测光学电流互感器也同样分别与电流A相、电流B相和电流C相对应的升流器输出端相连接，并将电流互感器测试数据发送至另一个间隔合并单元。所述温湿度测试仪13和所述振动测试仪14设置于待测光学电流互感器位置，以针对所述待测光学电流互感器的环境影响程度进行测试。本发明实施例与实施例一相同之处，可参看实施例一，在此不再赘述。

通过增加调压器电压输出相数，以及调压器和升压器的匹配组合增加电流相输出相数，本发明实施例中的数字化电能计量系统的测试装置，技术人员可以根据测试需要灵活搭建复杂度更高的数字化电能计量系统，并对复杂的数字化电能计量系统进行测试和评估，更加吻合实际工作的数字化电能计量系统的实际互联情况，进一步提高所述测试装置的测试灵活性和实用性。

需要说明的是，上述测试装置实施例仅是部分实施例，在实际测试过程中技术人员可以设置所述移相器输出任意多个电压相例如2个等，同时可以设置任意多个调压器和升流器组，以输出任意多个电流相等；而且根据数字化电能计量系统中的电子式互感器的数目设定相应数目的标准电压互感器和标准电流互感器。

与本发明提供的数字化电能计量系统的测试装置实施例相对应，本发明还提供了一种数字化电能计量系统的测试方法。

参见图3，为本发明实施例提供的一种数字化电能计量系统的测试方法，该测试方法包括以下步骤：

步骤S101：从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，根据所述测试参数设定移相器、调压器、升流器、报文控制器、温湿度测试仪以及振动测试仪的工作参数。

所述工作数据可以理解为记录所述数字化电能计量系统在实际工作过程中记录的工作日志，例如数字化变电站的工作日志等，帮助技术人员记录所述数字化电能计量系统的实际工作情况例如可以记录工作电压、工作电流、工作频率等数据，方便在发生故障时分析故障原因。从所述工作数据中提取测试参数，由于所述测试参数来自实际工作数据最接近真实工作环境，因此依据所述测试参数配置测试装置中的移相器、调压器、升流器、温湿度测试仪以及振动测试仪的工作参数，能够有效还原工作现场，提高数字化电能计量系统测试的准确性。

参见图4，为本发明实施例提供的一种测试参数提取方法的流程示意图，所述提取方法包括以下步骤：

步骤S1011：比较工作数据中的电压数据和电流数据。

遍历工作数据中的所述数字化电能计量系统的工作电压数据和电流数据，分别比较所述电压数据以及所述电流数据的大小。

步骤S1012：提取电压极值和电流极值作为所述测试参数。

根据步骤S1011的比较结果，从中提取出电压极值，包括电压最大值和电压最小值，以及包括电流最大值和电流最小值的电流极值；将所述电压极值和所述电流极值作为测试参数。

在通过上述两个步骤确定好所述电压极值和所述电流极值后，从而可以确定所述数字化电能计量系统的测试电压和测试电流范围，以及由此计算出测试功率范围。依据上述测试参数，调整移相器的升压值和相角等参数，调整移相器输出电压的大小以及功率因数；以及依据所述测试参数，调整由调压器和升流器的工作参数，调整升流器输出电流的大小，从而对所述数字化电能计量系统进行测试。

参见图5，为本发明实施例提供的另一种测试参数提取方法的流程示意图，所述测试参数提取方法包括以下步骤：

步骤S1013：比较工作数据中的电压波形和电流波形。

所述工作数据中依据时间顺序记录有离散电压和电流数据，用于描述电压波形和电流波形，由于电压波形和电流波形具有周期性的特征，因此可以以固定周期的时间段截取多个时间段电压波形和时间段电流波形；比对每个时间段电压波形之间的电压数据差值，以及比对每个时间段电流波形之间的电流数据差值。

步骤S1014：分别统计同形态电压波形和电流波形的出现次数。

通过步骤S1013计算出的所述电压数据差值和所述电流数据差值，判断所述电压波形和所述电流波形是否为同形态波形；例如在具体实施时，如果所述电压数据差值大于一差距阈值，则判断所述时间段电压波形不同，否则，则认为相同；同样如果所述电流数据差值大于一差距阈值，则判断所述时间段电流波形不同，否则，则认为相同。分别统计相同形态的电压波形和电压波形的出现次数。

步骤S1015：提取出现次数最多的电压波形和电流波形作为所述测试参数。

根据步骤S1014的统计结果，提取出现次数最多的电压波形和电流波形作为所述测试参数。

根据步骤S1013至步骤S1015确定的测试参数，调整测试装置中的移相器、调压器以及升流器的工作参数，使得经所述移相器输出的电压复合上述电压波形，经所述调压器和所述升流器输出的电流复合上述电流波形，保证测试环境与所述数字化电能计量系统的实际工作环境一致，进而提高所述数字化电能计量系统的测试精度。

步骤S102：判断待测数字化电能表是否出现计量误差。

在上位机中，通过分析比较来自高精度模拟表的电能表标准数据，以及来自待测数字化电能表的电能表测试数据，从而可以判断待测数字化电能表是否出现计量误差。

步骤S103：如果待测数字化电能表出现计量误差，记录所述待测数字化电能表出现计量误差时刻的计量因数，所述计量因数包括电子式互感器误差、功率因数、环境因数、丢帧误码率。

以待测数字化电能表出现计量误差作为触发信号，当待测数字化电能表出现计量误差时，记录当前时刻的计量因数，所述计量因数可以理解为当前数字化电能计量系统的测试环境，包括电子式互感器误差、功率因数、环境因数以及丢帧误码率；其中所述电子式互感器误差，描述数字化计量系统中待测电压互感器误差和待测电流互感器可能带来的误差；所述功率因数，记录当前时刻所述数字化计量系统输入的功率因数；所述环境因数，包括电子式互感器的测试环境中的温度、湿度、振动频率和振动幅值等，温湿度测试仪采集测试环境中的温度和湿度，振动测试仪采集测试环境中的振动频率和振动幅值；所述丢帧误码率，描述所述数字化计量系统的网络状态，所述数字化计量系统中的电子式互感器、合并单元以及待测数字化电能表通过过程层交换机互联并以符合通讯规约的报文数据帧的形式进行通信，其中的网络状态对数字化计量系统的计量精度会产生影响，所述丢帧误码率通过报文控制器进行控制以模拟数字化计量系统在实际工作时可能经历的不同网络异常状况。将计量因数记录，具体的形式在本发明实施例中不做限制，例如可以组织成数据库的形式，通过统计分析，计算不同工况下影响数字化计量整体计量准确性的因数，从而对定性定量研究数字化计量整体计量准确性影响因素提供数据基础。

由于数字化电能计量系统的计量准确性不只由系统整体决定，为了对系统中的组成部件进行分环节分析，本发明实施例基于所述数字化电能计量系统的测试装置，在图3所示测试方法的基础上，参见图6，为本发明实施例提供的另一种数字化电能计量系统的测试方法，该方法还包括以下步骤：

步骤S104:从电子式互感器误差中，判断是否出现电子式互感器精度误差。

在上位机中通过电压互感器测试数据以及电流互感器测试数据，可以计算得到电压互感器以及电流互感器的比值误差和相位误差，通过分别与标准电压互感器和标准电流互感器的比值误差和相位误差，对比判断所述数字化电能计量系统中的电子式互感器是否出现精度误差。在具体实施时，例如对于电压互感器，如果待测电压互感器的比值误差和相位误差发生变化，且变化程度超过一阈值，则判断待测电压互感器精度出现误差。

步骤S105：如果电子式互感器出现精度误差，记录出现电子式互感器精度误差的电子式互感器类型、以及与出现精度误差的电子式互感器相对应的功率因数、环境因数、丢帧误码率。

通过步骤S104的判断，数字化电能计量系统中的电子式互感器出现精度误差，而电子式互感器的精度误差可能是造成整个计量系统计量误差的主要因素，因此需要对电子式互感器环节进行分析。具体地，记录出现电子式互感器精度误差的电子式互感器类型、以及与出现精度误差的电子式互感器相对应的功率因数、环境因数、丢帧误码率；其中所述相对应的功率因数、环境因数和丢帧误码率，可以理解为输入出现精度误差的电子式互感器的功率因数、出现精度误差的电子式互感器的测试环境温度、湿度、振动频率和振动幅值，以及所述出现精度误差的电子式互感器连接到的合并单元对应的报文控制器丢帧误码率。通过对功率因数、环境因数以及丢帧误码率的汇总，分析造成电子式互感器精度误差的原因。

步骤S106：如果电子式互感器未出现精度误差，过调整报文控制器工作参数，判断是否网络异常导致所述数字化电能计量系统误差。

如果电子式互感器未出现精度误差，可以对数字化电能计量系统的网络连接环节进行分析；例如在具体实施时，可以调整报文控制器的工作参数，控制报文控制器将逐步恢复到正常网络状态等，以判断网络状态正常后，所述数字化电能计量系统的计量误差是否依然存在，如果存在，可能还需要进行其他环节例如合并单元的检测；如果计量误差逐渐消失，则判断是由网络异常引起计量误差。通过分析丢帧误码率等网络影响因素，分析造成所述计量系统计量误差的机理等。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“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。

Claims (9)

1.一种数字化电能计量系统的测试装置，其特征在于，包括第一三相工频电压源(1)、第二三相工频电压源(2)、移相器(3)、调压器(4)、升流器(5)、标准电压互感器(6)、标准电流互感器(7)、感应分压器(8)、多通道电子式互感器校验仪(9)、高精度模拟表(10)、规约转换器(11)、报文控制器(12)、温湿度测试仪(13)、振动测试仪(14)、间隔层交换机(15)以及上位机(16)，其中：

第一三相工频电压源(1)与移相器(3)的输入端电连接，所述移相器(3)的输出端与标准电压互感器(6)的一端相连接；所述标准电压互感器(6)的另一端通过感应分压器(8)与多通道电子式互感器校验仪(9)相连接；

第二三相工频电压源(2)通过调压器(4)以及升流器(5)与标准电流互感器(7)电连接，所述标准电流互感器(7)与所述多通道电子式互感器校验仪(9)相连接；

所述标准电压互感器(6)和所述标准电流互感器(7)还均与高精度模拟表(10)电连接；所述高精度模拟表(10)与规约转换器(11)相连接；

所述数字化电能计量系统包括待测电子式电压互感器(17)、待测电子式电流互感器、PT合并单元(20)、间隔合并单元(21)、过程层交换机(22)以及待测数字化电能表(23)；所述待测电子式电压互感器(17)的一端与所述移相器(3)相连接、另一端与所述PT合并单元(20)相连接；所述报文控制器(12)设置于所述PT合并单元(20)和所述间隔合并单元(21)之间、并与所述PT合并单元(20)和所述间隔合并单元(21)均相连接；所述间隔合并单元(21)通过过程层交换机(22)与待测数字化电能表(23)相连接；所述待测数字化电能表(23)通过间隔层交换机(15)与上位机(16)相连接；

所述多通道电子式互感器校验仪(9)、所述规约转换器(11)均通过所述间隔层交换机(15)与上位机(16)相连接；所述温湿度测试仪(13)和所述振动测试仪(14)设置于待测电子式电压互感器(17)和/或待测电子式电流互感器相应位置、并与上位机(16)相连接。

2.根据权利要求1所述的数字化电能计量系统的测试装置，其特征在于，所述移相器(3)包括3个电压相输出端，所述电压相输出端分别与标准电压互感器(6)以及待测电子式电压互感器(17)相连接。

3.根据权利要求1所述的数字化电能计量系统的测试装置，其特征在于，包括3组调压器(4)和升流器(5)；所述第二三相工频电压源(2)与每组调压器(4)相连接，每组所述升流器(5)分别与对应的标准电流互感器(7)以及待测电子式电流互感器相连接。

4.根据权利要求1所述的数字化电能计量系统的测试装置，其特征在于，所述报文控制器(12)通过IEC61850-9-2规约与所述PT合并单元(20)以及所述间隔合并单元(21)相连接、通信。

5.根据权利要求1所述的数字化电能计量系统的测试装置，其特征在于，所述待测电子式电流互感器包括待测光学电子式电流互感器(19)，所述待测电子式电压互感器(17)包括待测光学电子式电压互感器；所述温湿度测试仪(13)以及所述振动测试仪(14)设置于待测光学电子式电流互感器(19)和/或待测光学电子式电压互感器相应位置，且所述温湿度测试仪(13)以及所述振动测试仪(14)通过串口通信端口与上位机(16)相连接。

6.一种数字化电能计量系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，根据所述测试参数设定移相器(3)、调压器(4)、升流器(5)、报文控制器(12)、温湿度测试仪(13)以及振动测试仪(14)的工作参数；

判断待测数字化电能表(23)是否出现计量误差；

如果是，记录所述待测数字化电能表(23)出现计量误差时刻的计量因数，所述计量因数包括电子式互感器误差、功率因数、环境因数、丢帧误码率。

7.根据权利要求6所述的数字化电能计量系统的测试方法，其特征在于，所述从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，包括：

比较工作数据中的电压数据和电流数据；

提取电压极值和电流极值作为所述测试参数。

8.根据权利要求6所述的数字化电能计量系统的测试方法，其特征在于，所述从数字化电能计量系统的工作数据中提取测试参数，包括：

比较工作数据中的电压波形和电流波形；

分别统计同形态电压波形和电流波形的出现次数；

提取出现次数最多的电压波形和电流波形作为所述测试参数。

9.根据权利要求6所述的数字化电能计量系统的测试方法，其特征在于，还包括：

从电子式互感器误差中，判断是否出现电子式互感器精度误差；

如果是，记录出现电子式互感器精度误差的电子式互感器类型、以及与出现精度误差的电子式互感器相对应的功率因数、环境因数、丢帧误码率；

如果否，通过调整报文控制器(12)工作参数，判断是否网络异常导致所述数字化电能计量系统误差。