数字化计量装置的误差测试系统及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供数字化计量装置的误差测试系统及测试方法，能够满足一个半断路器接线方式下数字化计量装置的整体误差测试和量值溯源要求，并能够实现改变数字化计量装置特有的误差影响量对整体误差和电子式互感器与数字化电能表单独误差之和的同时测试和比对。测试系统包括数字化计量装置，标准传统电流互感器，三相电子式互感器校验仪，三相标准数字化电能表，三相标准传统电能表和用于输出电能负荷的三相测试电源；基于测试系统的测试方法通过对整体误差、电子式互感器误差以及被检三相数字化电能表误差的分别单独测试，实现了对数字化电能计量装置中可量值溯源的整体误差与单独误差之和的比对分析，明确误差具体来源，利用实际工况的操作和调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字化计量装置的误差测试领域，具体来说是一种数字化计量装置的误差测试系统及测试方法。
技术介绍
智能变电站或数字化变电站中的数字化计量装置或数字化计量系统是由包括电子式电压互感器和电子式电流互感器的电子式互感器与数字量输入的合并单元（或是传统电压互感器和传统电流互感器与模拟量输入的合并单元）、交换机、数字化电能表、时钟同步系统和光纤组成。电子式互感器一般在高压侧将电流、电压信号进行了数字化，然后通过光纤将数字化的电流电压信息传输给合并单元，合并单元按照IEC60044、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2/LE等标准将电流电压信息组合并输出规范的数字信号帧，数字化电能表接收此数字信号帧，直接进行数学运算即可得出电能。但是数字化计量装置中电子式互感器、合并单元和数字化电能表的工作原理及接口方式都发生了根本性的改变，传统的误差测试设备无法对其进行校验和测试，这就给数字化计量装置的误差测试提出了新的要求，这已成为制约数字化计量装置推广应用的一个瓶颈。目前电子式互感器误差测试的方法基本上都是采用直接测量法，电子式电流互感器现场测试的结构和原理如图1所示；一路是被测电子式互感器（被测TA），一路是由传统的标准传统互感器（标准TA）以及标准A/D构成的标准通道，然后通过直接测量的方法，测出被测TA的误差。这种方法的缺点是，由于采用的是直接测量方法，对电子式互感器校验仪的准确度要求较高，如果现场校验0.2级互感器，则需要电子互感器校验仪整体准确度达到0.05级。另外，电子式互感器校验仪和标准A/D向更高一级标准的量值溯源问题没有方法解决。数字化电能表与传统的三相电能表的工作原理完全不同，数字化电能表所接收的信号是光纤以太网传送的数字化电压和电流信号，而不是传统的57.7V／100V的模拟电压信号，或者是1A／5A的模拟电流信号，数字化电能表内部也不存在电压互感器、电流互感器及A／D转换等单元。数字化电能表获取数字化的电流电压瞬时值后，采用数字信号处理算法直接计算得到电功率和电能等电能计量数据。广东电力科学研究院研制了数字化电能表校验装置及其溯源体系。结构原理框图如图2所示，整个校验系统包含标准功率源、校准装置和工控机三部分。其中的校准装置由模拟合并单元和标准数字化电能表两部分组成，模拟合并单元将模拟电压电流信号采集后，数字化采样信号分为两路，一路送给标准数字化电能表计算处理，另一路按照IEC61850协议组成以太网帧，通过光纤网络或者双绞线网络发送给被检数字化电能表计算处理，由标准数字化电能表得到被检数字化电能表的电能脉冲后计算得出误差。这种方法的优点是校准装置的误差作为整体由更高精度的模拟标准电能检定装置（图中为COM3000）进行检定实现量值溯源，这种方法的缺点是标准数字化电能表无法单独向更高一级标准实现量值溯源，从而没有解决数字化电能表误差测试的量值溯源问题。由于电子式互感器和数字化电能表误差测试的量值溯源问题没有很好的解决方法，国家电网电力科学研究院提出了数字化计量装置整体误差测试方法。其结构原理如图3所示，被测数字化计量装置由电子式电压互感器、电子式电流互感器、合并单元以及数字化电能表组成。标准电能计量系统由传统的标准电压互感器、标准电流互感器以及标准电能表组成。通过传统标准电能表直接对标准电流互感器和标准电压互感器输出的二次信号进行数字采样计算，得出标准电能值。然后通过与数字电能表发送的电能脉冲进行比对，即可得到数字化计量装置的整体误差。在这种校验方法中，电子式电流互感器，电子式电压互感器，合并单元与数字电能表都工作在实际工况下，能够真实反映数字电能计量系统的误差。这种误差测试方法的优点是：(1)原理简单，溯源结构清晰；(2)测试了整个系统的误差，更加符合实际应用需要；(3)测试方法简单，无需开发新设备，可以使用常规的设备，节约投资。但其缺点是没有解决电子式互感器和数字化电能表单独的误差测试向更高一级标准量值溯源的问题。综上所述，现有数字化计量装置的误差测试方法及其测试系统的缺点在于，1）现有方法不能改变数字化计量装置特有的误差影响量进行数字化计量装置误差测试；对于数字化计量装置，由于电压电流的测量是通过多路分散独立采样和光纤数字报文传输实现的，相对于传统计量装置，增加了新的误差来源，如电子式互感器数据采样延时、合并单元数据处理传输延时、报文丢包、报文误码、报文抖动、电压电流谐波、时钟不同步、时钟不准等，造成现场运行中数字化计量装置出现误差超差和误差稳定性较差等问题，现场工况下数字化计量装置误差的演变机理尚不清楚，但由于目前缺乏有效的误差影响量测试分析方法，使得现场运行出现的问题无法得到解决。2）现有方法不能测试一个半断路器接线方式数字化计量装置的误差；现有方法只适用于采用双母线和单母线等一次系统主接线方式变电站数字化计量装置中的误差，这种数字化计量装置由一个间隔内的一组电压互感器（含ABC三相）、一组电流互感器（含ABC三相）、一台三相数字化电能表和相关设备组成。由于一个半断路器一次系统主接线方式，连接结构如图4所示，其具有高可靠性、运行调度灵活和操作检修方便等特点，在330kV及以上变电站中广泛采用，线—线串或线—变串的各出线一般不安装电流互感器，而是在断路器安装电流互感器，对于传统变电站而言，将相邻断路器支路的电流互感器的二次绕组并联，以它们的电流相量和（和电流）代表出线电流，用于电能计量、测量或保护，因此传统变电站的电能计量装置由一组线路电压互感器（含ABC三相）、两组断路器支路的电流互感器（含ABC三相）、一台三相电能表及二次回路组成。但是对于智能变电站或数字化变电站的数字化计量装置，二次电流由光纤数字信号取代了模拟电流信号，二次电流的和电流不能通过光纤信号直接并联得到，而是各支路电流合并单元送出的光纤数字信号，通过交换机送入数字化电能表的光纤接口，经过数字化电能表数据处理算法计算得出和电流以及对应的电能量。现有误差测试方法中仅提供一组电流输出，不能也无法提供代表两路支路电流的和电流输出，也没有提供代表两路支路电流的数字信号，因此现有方法不适用于一个半断路器接线方式下数字式电能计量装置的误差测试。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供数字化计量装置的误差测试系统及测试方法，能够满足一个半断路器接线方式下数字化计量装置的整体误差测试和量值溯源要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
数字化计量装置的误差测试系统，其特征在于，包括数字化计量装置，标准传统电流互感器，三相电子式互感器校验仪，三相标准数字化电能表，三相标准传统电能表和用于输出电能负荷的三相测试电源；所述的数字化计量装置包括用于提供标准时钟同步信号的标准时钟源，用于分别对三相测试电源输出的电流模拟量进行数字化处理的两组三相电流互感器和电流合并单元，用于分别对三相测试电源输出的电压模拟量进行数字化处理的三相电压互感器和电压合并单元；用于分别接收电压合并单元和电流合并单元数字信号并进行转发的交换机，用于接收交换机转发信号的被检三相数字化电能表；所述三相测试电源的电流输出端分别与两组三相电流互感器和标准传统电流互感器连接；测试电源输出到三相电流互感器的两组电流模拟量并联为一组三相和电流模拟量连接到标准三相传统电能表的电流输入端；标准传统电流互感器的输出端与三相电子式互感器校验仪的输入端连接；所述三相测试电源的电压输出端分别与三相电压互感器，标准三相传统电能表的电压输入端，以及三相电子式互感器校验仪连接；所述的标准时钟源分别与电压合并单元和电流合并单元一一对应连接；所述的三相电子式互感器校验仪的输入端分别与电压合并单元和任意一个电流合并单元的输出端连接；所述的标准三相数字化电能表与被检三相数字化电能表并联在交换机的输出端，被检三相数字化电能表的电能脉冲输出端分别与标准三相数字化电能表的电能脉冲输入端和标准三相传统电能表的电能脉冲输入端连接，标准三相数字化电能表的电能脉冲输出端与标准三相传统电能表的电能脉冲输入端连接。...

【技术特征摘要】
1.数字化计量装置的误差测试系统，其特征在于，包括数字化计量装置，
标准传统电流互感器，三相电子式互感器校验仪，三相标准数字化电能表，
三相标准传统电能表和用于输出电能负荷的三相测试电源；所述的数字化计
量装置包括用于提供标准时钟同步信号的标准时钟源，用于分别对三相测试
电源输出的电流模拟量进行数字化处理的两组三相电流互感器和电流合并单
元，用于分别对三相测试电源输出的电压模拟量进行数字化处理的三相电压
互感器和电压合并单元；用于分别接收电压合并单元和电流合并单元数字信
号并进行转发的交换机，用于接收交换机转发信号的被检三相数字化电能表；
所述三相测试电源的电流输出端分别与两组三相电流互感器和标准传统
电流互感器连接；测试电源输出到三相电流互感器的两组电流模拟量并联为
一组三相和电流模拟量连接到标准三相传统电能表的电流输入端；标准传统
电流互感器的输出端与三相电子式互感器校验仪的输入端连接；
所述三相测试电源的电压输出端分别与三相电压互感器，标准三相传统
电能表的电压输入端，以及三相电子式互感器校验仪连接；
所述的标准时钟源分别与电压合并单元和电流合并单元一一对应连接；
所述的三相电子式互感器校验仪的输入端分别与电压合并单元和任意一
个电流合并单元的输出端连接；
所述的标准三相数字化电能表与被检三相数字化电能表并联在交换机的
输出端，被检三相数字化电能表的电能脉冲输出端分别与标准三相数字化电
能表的电能脉冲输入端和标准三相传统电能表的电能脉冲输入端连接，标准
三相数字化电能表的电能脉冲输出端与标准三相传统电能表的电能脉冲输入
端连接。
2.根据权利要求1所述的数字化计量装置的误差测试系统，其特征在于，
还包括用于提供非标准时钟同步信号的秒脉冲发生器；所述的三相电流互感
器采用三相传统电流互感器或三相电子式电流互感器，对应的电流合并单元

\t采用模拟量输入的电流合并单元或数字量输入的电流合并单元；所述的三相
电压互感器采用三相传统电压互感器或仿真三相电子式电压电流组合式互感
器，对应的电压合并单元采用模拟量输入的电压合并单元或数字量输入的电
压合并单元；秒脉冲发生器分别与电压合并单元和电流合并单元对应连接。
3.根据权利要求2所述的数字化计量装置的误差测试系统，其特征在于，
所述的三相仿真电子式电压电流组合式互感器包括相互独立设置的三路电压
采集器和三路电流采集器；所述的电压或电流采集器包括依次连接的电压或
电流传感单元、数据采样单元、用于控制数据采样延时时间的数据采样延时
时间控制单元、用于设置报文丢包数量、误码数量和抖动时间的报文丢包误
码抖动控制单元、用于发送数字化电压或电流的数据报文发送单元。
4.根据权利要求3所述的数字化计量装置的误差测试系统，其特征在于，
所述的三相电子式电流互感器包括三台单相电子式电流互感器；所述的单相
电子式电流互感器包括依次连接的电流传感单元、数据采样单元、用于控制
数据延时时间的数据采样延时时间控制单元、用于设置报文丢包数量、误码
数量和抖动时间的报文误码丢包抖动控制单元、用于发送数字化电流的数据

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓林，寇喆，贺鸿祺，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11