CN106199489A - 实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统及方法，所述系统包括实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和时钟同步装置，实验室上位机、标准数字化电能表和数字化任意波形发生器设置于校准实验室内，实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备依次连接，时钟同步装置分别连接数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备，电能量计量组件分别连接被测数字化电能计量设备和实验室上位机。与现有技术相比，本发明能够实现可靠的电能计量误差远程校准，提升数字化计量系统的可靠性水平。

Description

实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电能计量装置校准设备及方法，尤其是涉及一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统及方法。

背景技术

电能计量的准确性事关各项电力技术经济指标的正确计算以及电力结算的准确性、公正性，涉及发电、输电、配电、用户各方利益。电量结算关口由变电站承担。传统变电站电能计量设备由电压电流互感器、计量二次回路、电能表和计量柜等组成，通过电缆传输电流、电压等模拟量。

远程校准就是利用信息网络和通信网络来进行的远距离校准操作，与传统检测校准服务的最大区别在于远程检测校准人员不在检测校准现场。现有的在电能计量领域的远程校准技术主要是针对传统变电站电能计量设备。

随着电子式互感器、智能化一次设备和微电子技术等技术日趋成熟，智能变电站及新一代智能变电站迅速发展，其计量装置及计量方式发生了本质的变化。在智能变电站中计量设备由电子式互感器、合并单元和数字化电能表构成，电流电压信号以数字量的形式通过光纤传输。而新一代智能变电站更注重设备的高度集成化与多专业融合，实现全站信息共享。其在智能变电站的基础上，将原来需要由独立计量表计承担的考核计量功能并入测控装置及多合一装置，以压缩站内设备和屏柜数量。因此，新一代智能变电站数字化计量设备不只有数字化电能表，还包括具备数字化计量功能的保测一体装置、多功能测控装置等设备，其配置方案多变，如何在运行状态中检测多种计量设备的误差是本领域技术人员所要解决的重要问题，数字化特点具有记录方便、复现方便的特点，使用远程校准可以在保证计量可靠性的同时，减少现场检测的次数，降低工作成本。因此有必要研究一种智能变电站数字化计量设备的远程校准方法，实现对数字化计量设备的远程校准，避免现场检测对在运设备的干扰，充分发挥新一代智能变电站数字化、智能化技术优势，为坚强智能电网建设做好技术支撑。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统及方法，解决目前的新一代智能变电站中包括数字化电能表、保测一体装置、多功能测控装置在内的多种数字化计量设备无法在工作状态下进行远程校准的问题，在保证变电站保护、自动化功能正常运行的基础上，实现电能计量误差的远程校准，提升数字化计量系统的可靠性水平。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，用于被测数字化电能计量设备的校准，该系统包括实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和时钟同步装置，所述实验室上位机、标准数字化电能表和数字化任意波形发生器设置于校准实验室内，所述实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备依次连接，所述时钟同步装置分别连接数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备，所述电能量计量组件分别连接被测数字化电能计量设备和实验室上位机。

所述电能量计量组件包括相连接的电能量远方终端和计量主站，所述电能量远方终端通过支持IEC61850-8-1标准协议的站控层网络分别与数字化录波器和被测数字化电能计量设备通信连接，所述计量主站分别与标准数字化电能表和实验室上位机通信连接。

所述数字化录波器位于间隔层，具有与多个被测数字化电能计量设备对应匹配的多路LC光纤采样值输入接口。

所述合并单元的个数与被测数字化电能计量设备的个数相等，所述数字化录波器分别通过一合并单元与一被测数字化电能计量设备连接，所述合并单元通过IEC61850-9-2协议与数字化录波器通信连接。

所述数字化录波器和合并单元间设有一间隔层交换机，该间隔层交换机与时钟同步装置连接。

所述被测数字化电能计量设备包括数字化电能表、多功能测控装置、保护测控装置中的一种或多种。

一种利用所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统实现的校准方法，包括以下步骤：

1)电能量计量组件将校准命令同时发送给数字化录波器和被测数字化电能计量设备；

2)数字化录波器接收所述校准命令，根据时钟同步装置的发出信号启动波形记录，通过合并单元接收对应被测数字化电能计量设备的波形数据，按照设置时间停止记录，将记录的波形文件返回给电能量计量组件；

3)数字化任意波形发生器通过电能量计量组件接收所述波形文件，按照该波形文件向标准数字化电能表输出相应数字信号，标准数字化电能表累计产生电能标准值；

4)被测数字化电能计量设备同时根据校准命令，在正常累计电量的同时，累计校验电量，累计完成后返回给电能量计量组件；

5)实验室上位机接收标准数字化电能表产生的电能标准值和电能量计量组件中的校验电量，通过误差计算公式获得被测数字化电能计量设备的测量误差，所述误差计算公式为：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{B}\×100\%$

式中，δ为测量误差，A为检验电量，B为电能标准值；

6)根据所述测量误差对相应的被测数字化电能计量设备进行调节。

所述步骤2)中，数字化录波器接收所述校准命令后，选择相应的被测数字化电能计量设备对应的合并单元的采样值通道进行波形数据采集，合并单元向数字化录波器输出符合IEC61850-9-2的电压、电流采样值报文。

与现有技术相比，本发明能够解决目前的新一代智能变电站中包括数字化电能表、保测一体装置、多功能测控装置在内的多种数字化计量设备无法在工作状态下进行远程校准的问题，对提升数字化计量系统的水平，支撑坚强智能电网建设具有重要意义。本发明具有以下优点：

1)本发明能够在保证变电站保护、自动化功能正常运行的基础上，实现电能计量误差的远程校准。

2)本发明采用远程校准方式，能够检测数字化电能计量设备计量误差的在线式远程校准方法，该方法可广泛用于智能变电站，可实现多种数字化电能计量设备在工作状态带电运行情况下的误差检测与校准，能够减少对在运设备的影响，减少侵入式检测带来的运行风险，提高电网运行可靠性。

3)本发明可减少现场校验次数，校准过程无需反复拆卸与接线，大大缩短检测周期，节约运维成本。

4)本发明的数字化录波器具有多路LC光纤采样值输入接口，可根据被测设备选择相应采样值通道，使用方便，可适用于多种被测设备。

5)本发明的合并单元与数字化录波器的连接可以点对点连接，也可以通过间隔层交换机连接，通过通信网络进行采样值信号传输，数据采样方便可靠。

6)本发明设有时钟同步装置，可方便实现多种采样信号的时间同步、波形文件的时间同步等，提高校准可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，用于被测数字化电能计量设备8的校准，该系统包括实验室上位机、标准数字化电能表1、数字化任意波形发生器2、电能量计量组件、数字化录波器5、合并单元6和时钟同步装置7，实验室上位机、标准数字化电能表1和数字化任意波形发生器2设置于校准实验室内，实验室上位机1、标准数字化电能表2、数字化任意波形发生器3、电能量计量组件、数字化录波器5、合并单元6和被测数字化电能计量设备8依次连接，时钟同步装置7分别连接数字化录波器5、合并单元6和被测数字化电能计量设备8，时钟同步装置7通过时钟同步网络对所连设备进行时钟同步，电能量计量组件分别连接被测数字化电能计量设备8和实验室上位机。被测数字化电能计量设备8包括数字化电能表、多功能测控装置、保护测控装置中的一种或多种，每一种可以有多个。

电能量计量组件包括通过调度的通信网络相互连接的电能量远方终端4和计量主站3，电能量远方终端4通过支持IEC61850-8-1标准协议的站控层网络分别与数字化录波器5和被测数字化电能计量设备8通信连接，计量主站3分别与标准数字化电能表1和实验室上位机通信连接。

数字化录波器5位于间隔层，具有与多个被测数字化电能计量设备8对应匹配的多路LC光纤采样值输入接口。本实施例中，数字化录波器5具有双核浮点运算CPU、RJ45MMS通信接口和具备光B码的时钟同步接口，可进行电能计量同步处理，并与电能计量远方终端3进行信息交互。

合并单元6的个数与被测数字化电能计量设备8的个数相等，数字化录波器5分别通过一合并单元6与一被测数字化电能计量设备8连接，实现点对点连接，合并单元6通过IEC61850-9-2协议与数字化录波器5通信连接，合并单元将多个电子式互感器输出的电流、电压数字信号进行时间相关组合，向数字化录波器5输出符合IEC61850-9-2的电压、电流采样值报文。

本发明的另一实施例中，数字化录波器5和合并单元6间设有一间隔层交换机9，通过以太网进行组网，该间隔层交换机9与时钟同步装置7连接。

利用上述实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统实现的校准方法，包括以下步骤：

1)电能量计量组件将校准命令同时发送给数字化录波器和被测数字化电能计量设备；

2)数字化录波器接收校准命令，选择相应的被测数字化电能计量设备对应的合并单元的采样值通道进行波形数据采集，根据时钟同步装置的发出信号启动波形记录，合并单元向数字化录波器输出符合IEC61850-9-2的电压、电流采样值报文，通过合并单元接收对应被测数字化电能计量设备的波形数据，按照设置时间停止记录，将记录的波形文件返回给电能量计量组件；

3)数字化任意波形发生器通过电能量计量组件接收波形文件，按照该波形文件向标准数字化电能表输出相应数字信号，标准数字化电能表累计产生电能标准值；

4)被测数字化电能计量设备同时根据校准命令，在正常累计电量的同时，累计校验电量，累计完成后返回给电能量计量组件；

5)实验室上位机接收标准数字化电能表产生的电能标准值和电能量计量组件中的校验电量，通过误差计算公式获得被测数字化电能计量设备的测量误差，误差计算公式为：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{B}\×100\%$

式中，δ为测量误差，A为检验电量，B为电能标准值；

6)根据测量误差对相应的被测数字化电能计量设备进行调节。

Claims (8)

1.一种实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，用于被测数字化电能计量设备的校准，其特征在于，该系统包括实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和时钟同步装置，所述实验室上位机、标准数字化电能表和数字化任意波形发生器设置于校准实验室内，所述实验室上位机、标准数字化电能表、数字化任意波形发生器、电能量计量组件、数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备依次连接，所述时钟同步装置分别连接数字化录波器、合并单元和被测数字化电能计量设备，所述电能量计量组件分别连接被测数字化电能计量设备和实验室上位机。

2.根据权利要求1所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，其特征在于，所述电能量计量组件包括相的电能量远方终端和计量主站，所述电能量远方终端通过支持IEC61850-8-1标准协议的站控层网络分别与数字化录波器和被测数字化电能计量设备通信连接，所述计量主站分别与标准数字化电能表和实验室上位机通信连接。

3.根据权利要求1所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，其特征在于，所述数字化录波器位于间隔层，具有与多个被测数字化电能计量设备对应匹配的多路LC光纤采样值输入接口。

4.根据权利要求1所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，其特征在于，所述合并单元的个数与被测数字化电能计量设备的个数相等，所述数字化录波器分别通过一合并单元与一被测数字化电能计量设备连接，所述合并单元通过IEC61850-9-2协议与数字化录波器通信连接。

5.根据权利要求1或4所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，其特征在于，所述数字化录波器和合并单元间设有一间隔层交换机，该间隔层交换机与时钟同步装置连接。

6.根据权利要求1所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统，其特征在于，所述被测数字化电能计量设备包括数字化电能表、多功能测控装置、保护测控装置中的一种或多种。

7.一种利用如权利要求1所述的实验室复现式数字化电能计量设备远程校准系统实现的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)电能量计量组件将校准命令同时发送给数字化录波器和被测数字化电能计量设备；

2)数字化录波器接收所述校准命令，根据时钟同步装置的发出信号启动波形记录，通过合并单元接收对应被测数字化电能计量设备的波形数据，按照设置时间停止记录，将记录的波形文件返回给电能量计量组件；

3)数字化任意波形发生器通过电能量计量组件接收所述波形文件，按照该波形文件向标准数字化电能表输出相应数字信号，标准数字化电能表累计产生电能标准值；

4)被测数字化电能计量设备同时根据校准命令，在正常累计电量的同时，累计校验电量，累计完成后返回给电能量计量组件；

5)实验室上位机接收标准数字化电能表产生的电能标准值和电能量计量组件中的校验电量，通过误差计算公式获得被测数字化电能计量设备的测量误差，所述误差计算公式为：

$\mathrm{\δ}=\frac{A-B}{B}\×100\%$

式中，δ为测量误差，A为检验电量，B为电能标准值；

6)根据所述测量误差对相应的被测数字化电能计量设备进行调节。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于，所述步骤2)中，数字化录波器接收所述校准命令后，选择相应的被测数字化电能计量设备对应的合并单元的采样值通道进行波形数据采集，合并单元向数字化录波器输出符合IEC61850-9-2的电压、电流采样值报文。