一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備及其方法，所述設備包括調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、升壓器4、升流器5、誤差計算器9、時鐘同步設備14、標準電能計量模塊和數(shù)字電能計量模塊；所述誤差計算器9分別與標準電能計量模塊和數(shù)字電能計量模塊相連。本發(fā)明利用整體校驗的方式測量變電站數(shù)字化電能計量裝置的綜合誤差，實現(xiàn)了數(shù)字化電能計量裝置的整體溯源。利用本發(fā)明可以校準由電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表組成的智能變電站數(shù)字化電能計量裝置，校準量值可以溯源到國家最高電能標準。
【專利說明】一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種電能計量裝置校準設備，具體講涉及一種數(shù)字化電能計量裝置校 準設備及其方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步、科技和信息化水平的提高以及全球能源和環(huán)境問 題的日益突出，電網(wǎng)發(fā)展面臨新課題和新挑戰(zhàn)。發(fā)展智能電網(wǎng)、適應未來可持續(xù)發(fā)展的要 求，已成為全球各國積極應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。建設適應未來智能電網(wǎng)需要，滿足智能 電網(wǎng)需求的智能變電站，是完成智能電網(wǎng)建設目標的重要保證。
[0003] 智能變電站是隨著智能電網(wǎng)概念的提出而提出的，是指：采用可靠、經(jīng)濟、集成、綠 色環(huán)保的設備與設計，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化、系統(tǒng)功能集 成化、結構設計緊湊化、高壓設備智能化和運行狀態(tài)可視化等技術特征為基本要求，能夠支 持電網(wǎng)實時在線分析和決策，進而提高整個電網(wǎng)運行可靠性及經(jīng)濟性的新一代變電站。
[0004] 電能計量系統(tǒng)是變電站的重要組成部分。智能變電站數(shù)字化電能計量裝置由電子 式互感器、合并單元和數(shù)字化電能表組成，相對傳統(tǒng)變電站計量系統(tǒng)發(fā)生了很大變化。在數(shù) 字化變電站和智能變電站建設初期，由于缺乏有效的溯源手段，數(shù)字化電能計量裝置一致 無法成為合法的計量器具，只能用于電網(wǎng)公司內(nèi)部考核，無法用于結算。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備及其方法， 可以校準由電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表（或其他具有電能計量功能的儀器儀 表）組成的數(shù)字化電能計量裝置，同時，校準量值可以溯源到國家最高電能標準。解決了智 能變電站數(shù)字化電能計量裝置的校準及溯源問題。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的：
[0007] -種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其改進之處在于，所述設備包括調(diào)壓器1、移 相電源2、調(diào)壓器3、升壓器4、升流器5、誤差計算器9、時鐘同步設備14、標準電能計量模塊 和數(shù)字電能計量模塊；
[0008] 所述誤差計算器9分別與標準電能計量模塊和數(shù)字電能計量模塊相連。
[0009] 優(yōu)選的，所述標準電能計量模塊包括標準電流互感器6、標準電壓互感器7和標準 電能表8 ;
[0010] 所述數(shù)字電能計量模塊包括電子式電流互感器10,電子式電壓互感器11，合并單 元12及數(shù)字化電能表13;
[0011] 所述誤差計算器9與標準電能計量模塊、調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、升壓器 4、升流器5相連；
[0012] 所述誤差計算器9與數(shù)字電能計量模塊、調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、升壓器 4、升流器5相連；
[0013] 所述合并單元12和時鐘同步設備14相連。
[0014] 進一步地，所述調(diào)壓器1、升壓器4、標準電壓互感器6、標準電能表8和誤差計算器 9依次連接；
[0015] 所述移相電源2、調(diào)壓器3、升流器5、標準電流互感器7、標準電能表8和誤差計算 器9依次連接；
[0016] 所述調(diào)壓器1、升壓器4、電子式電壓互感器10、合并單元12、數(shù)字化電能表13和 誤差計算器9依次連接；
[0017] 所述移相電源2、調(diào)壓器3、升流器5、標準電流互感器7、電子式電流互感器11、合 并單元12、數(shù)字化電能表13和誤差計算器9依次連接；
[0018] 所述合并單元12和時鐘同步設備14相連。
[0019] 進一步地，所述調(diào)壓器1通過升壓器4并聯(lián)接入標準電壓互感器6和電子式電壓 互感器7。
[0020] 進一步地，所述移相電源2經(jīng)過調(diào)壓器3和升流器5串聯(lián)接入標準電流互感器7 和電子式電流互感器11。
[0021] 優(yōu)選的，所述升壓器電壓輸出范圍為0 - 220kV。
[0022] 優(yōu)選的，所述升流器電流輸出范圍為0. 1A - 2000A。
[0023] 本發(fā)明基于另一目的提供的一種數(shù)字化電能計量裝置校準方法，其改進之處在 于，所述方法包括
[0024] (1)調(diào)壓器1和移相電源2取市電產(chǎn)生兩路電壓信號；
[0025] (2)調(diào)壓器1產(chǎn)生的電壓通過升壓器4產(chǎn)生一路高電壓信號并聯(lián)接入標準電壓互 感器6和電子式電壓互感器7 ;
[0026] (3)移相電源2產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)過調(diào)壓器3和升流器產(chǎn)生的電流信號串聯(lián)接入 標準電流互感器7和電子式電流互感器11 ;
[0027] (4)標準電壓互感器6和標準電流互感器的輸出信號流入標準電能表8進行測 量；
[0028] (5)電子式電壓互感器10和電子式電流互感器11的輸出信號接入合并單元12 ;
[0029] (6)時鐘同步設備14對合并單元進行同步；
[0030] (7)合并單兀12輸出信號輸入數(shù)字化電能表13 ;
[0031] (8)數(shù)字化電能表13的電能脈沖輸出和標準電能表8的高頻電能脈沖輸出信號輸 入誤差計算器9 ;
[0032] (9)誤差計算器測得誤差即為測試結果。
[0033] 優(yōu)選的，所述升壓器和升流器之間通過移相電源進行相位調(diào)節(jié)。
[0034] 優(yōu)選的，所述升壓器和升流器產(chǎn)生的高壓大電流信號經(jīng)標準互感器變?yōu)榈蛪盒‰?流信號輸入標準電能表進行測量。
[0035] 與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為：
[0036] 本發(fā)明利用整體校驗的方式測量變電站數(shù)字化電能計量裝置的綜合誤差，實現(xiàn)了 數(shù)字化電能計量裝置的整體溯源。
[0037] 利用本發(fā)明可以校準由電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表組成的智能變電 站數(shù)字化電能計量裝置，校準量值可以溯源到國家最高電能標準。
[0038] 本發(fā)明標準電壓互感器將高電壓準確進行比例縮小，便于測量，變比準確度小于 1ΧΚΓ 4。
[0039] 本發(fā)明標準電流互感器將大電流準確進行比例縮小，便于測量，變比準確度小于 1ΧΚΓ 4。
[0040] 本發(fā)明標準電能表為高準確度標準電能表，測量準確度小于1X 10'
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明提供的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備原理結構圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0043] 一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備及其方法，它提供了一種校準智能變電站數(shù)字 化電能計量裝置綜合誤差的方法。本發(fā)明由調(diào)壓器、移相電源、標準電壓互感器、標準電流 互感器、標準電能表、誤差計算器以及一套數(shù)字化電能計量裝置組成。
[0044] 移相電源將電壓回路調(diào)壓器和電流回路調(diào)壓器的電壓進行移相，按照測試點相位 產(chǎn)生兩相不同相位的交流電壓，電壓回路輸入電壓通過調(diào)壓器和升壓器輸出一次高電壓分 別輸入數(shù)字化電能計量裝置的電子式電壓互感器PTx和標準電壓互感器PTn ;電流回路輸 入電壓通過調(diào)壓器和升流器輸出一次大電流分別輸入數(shù)字化電能計量裝置的電子式電流 互感器CTx和標準電流互感器CTn。
[0045] 電子式電流互感器CTx，電子式電壓互感器PTx，合并單元及數(shù)字化電能表組成數(shù) 字電能計量裝置。對于數(shù)字輸出式電子互感器，電子式電流（電壓）互感器將一次電流 (電壓）信號轉化成數(shù)字信號通過光纖傳送到合并單元，合并單元將電壓互感器、電流互感 器輸入的數(shù)字采樣值信號進行插值同步打包。對于模擬輸出式電子式互感器，電子式電流 (電壓）互感器將一次電流（電壓）信號轉化成二次弱電壓信號通過屏蔽電纜連接到合 并單元，合并單元將輸入的弱信號進行同步采樣。合并單元將數(shù)字化的電流電壓信號按照 IEC61850-9-2標準，組裝成數(shù)字幀發(fā)送給數(shù)字化電能表。數(shù)字化電能表從數(shù)字幀中提取各 相電流電壓信號計算出電能信息，同時發(fā)出低頻電能脈沖。
[0046] 另一方面通過傳統(tǒng)的標準電流互感器、電壓互感器以及標準電能表組成標準電能 計量裝置。傳統(tǒng)標準電能表直接計量標準電流互感器CTn和標準電壓互感器PTn輸出的二 次信號得到標準電能，同時發(fā)出高頻電能脈沖。數(shù)字化電能表發(fā)出的低頻脈沖和標準電能 表發(fā)出的高頻脈沖同時輸入誤差計算器，誤差計算器根據(jù)標準電能表與被測數(shù)字化電能表 的脈沖常數(shù)，分別將輸入低頻脈沖和高頻脈沖轉化為響應的電能量值，然后對電能量值進 行誤差計算，從而得到數(shù)字化電能計量裝置的整體計量誤差。
[0047] 本發(fā)明可以整體校準由電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表組成的智能變電 站數(shù)字化電能計量裝置，校準范圍（〇?220kV，0. 1A?2000A)，校準不確定度0. 05% (k = 2)。校準結果可以溯源到國家標準。
[0048] 實施例
[0049] 本發(fā)明一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，包括調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、 升壓器4、升流器5、標準電壓互感器6、標準電流互感器7、標準電能表8、誤差計算器9、電 子式電壓互感器10、電子式電流互感器11、合并單元12、數(shù)字化電能表13、時鐘同步設備 14。
[0050] 其中，調(diào)壓器1和移相電源2取市電產(chǎn)生的具有一定相角的兩路電壓信號，調(diào)壓器 1產(chǎn)生的電壓通過升壓器4按照測試點要求產(chǎn)生一路高電壓信號并聯(lián)接入標準電壓互感器 6和電子式電壓互感器7 ;
[0051] 移相電源2產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)過調(diào)壓器3和升流器產(chǎn)生符合測試點要求的大電流 信號串聯(lián)接入標準電流互感器7和電子式電流互感器11 ;
[0052] 標準電壓互感器6和標準電壓互感器的輸出電流信號流入標準電能表8進行測 量；
[0053] 電子式電壓互感器10和電子式電流互感器11的輸出信號接入合并單元12 ;
[0054] 時鐘同步設備14對合并單元進行同步；
[0055] 合并單兀12輸出輸入信號輸入數(shù)字化電能表13 ;
[0056] 數(shù)字化電能表13的電能脈沖輸出和標準電能表8的高頻電能脈沖輸出信號輸入 誤差計算器9，誤差計算器測得誤差即為測試結果。
[0057] 將數(shù)字化計量裝置作為整體進行校準，直接測得整套裝置的綜合誤差。
[0058] 升壓器和升流器之間通過移相電源進行相位調(diào)節(jié)。
[0059] 升壓器和升流器產(chǎn)生的高壓大電流信號經(jīng)標準互感器變?yōu)榈蛪盒‰娏餍盘栞斎?標準電能表進行測量。
[0060] 最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡 管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然 可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述設備包括調(diào)壓器1、移相電源 2、調(diào)壓器3、升壓器4、升流器5、誤差計算器9、時鐘同步設備14、標準電能計量模塊和數(shù)字 電能計量模塊； 所述誤差計算器9分別與標準電能計量模塊和數(shù)字電能計量模塊相連。
2. 如權利要求1所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述標準電 能計量模塊包括標準電流互感器6、標準電壓互感器7和標準電能表8 ; 所述數(shù)字電能計量模塊包括電子式電流互感器10,電子式電壓互感器11，合并單元12 及數(shù)字化電能表13 ; 所述誤差計算器9與標準電能計量模塊、調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、升壓器4、升 流器5相連； 所述誤差計算器9與數(shù)字電能計量模塊、調(diào)壓器1、移相電源2、調(diào)壓器3、升壓器4、升 流器5相連； 所述合并單元12和時鐘同步設備14相連。
3. 如權利要求2所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述調(diào)壓器 1、升壓器4、標準電壓互感器6、標準電能表8和誤差計算器9依次連接； 所述移相電源2、調(diào)壓器3、升流器5、標準電流互感器7、標準電能表8和誤差計算器9 依次連接； 所述調(diào)壓器1、升壓器4、電子式電壓互感器10、合并單元12、數(shù)字化電能表13和誤差 計算器9依次連接； 所述移相電源2、調(diào)壓器3、升流器5、標準電流互感器7、電子式電流互感器11、合并單 元12、數(shù)字化電能表13和誤差計算器9依次連接； 所述合并單元12和時鐘同步設備14相連。
4. 如權利要求2所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述調(diào)壓器1 通過升壓器4并聯(lián)接入標準電壓互感器6和電子式電壓互感器7。
5. 如權利要求2所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述移相電 源2經(jīng)過調(diào)壓器3和升流器5串聯(lián)接入標準電流互感器7和電子式電流互感器11。
6. 如權利要求1所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述升壓器 電壓輸出范圍為0 - 220kV。
7. 如權利要求1所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準設備，其特征在于，所述升流器 電流輸出范圍為0. 1A - 2000A。
8. -種數(shù)字化電能計量裝置校準方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 調(diào)壓器1和移相電源2取市電產(chǎn)生兩路電壓信號； (2) 調(diào)壓器1產(chǎn)生的電壓通過升壓器4產(chǎn)生一路高電壓信號并聯(lián)接入標準電壓互感器 6和電子式電壓互感器7 ; (3) 移相電源2產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)過調(diào)壓器3和升流器產(chǎn)生的電流信號串聯(lián)接入標準 電流互感器7和電子式電流互感器11 ; (4) 標準電壓互感器6和標準電流互感器的輸出信號流入標準電能表8進行測量； (5) 電子式電壓互感器10和電子式電流互感器11的輸出信號接入合并單元12 ; (6) 時鐘同步設備14對合并單元進行同步； (7) 合并單元12輸出信號輸入數(shù)字化電能表13 ; (8) 數(shù)字化電能表13的電能脈沖輸出和標準電能表8的高頻電能脈沖輸出信號輸入誤 差計算器9 ; (9) 誤差計算器測得誤差即為測試結果。
9. 如權利要求8所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準方法，其特征在于，所述升壓器 和升流器之間通過移相電源進行相位調(diào)節(jié)。
10. 如權利要求8所述的一種數(shù)字化電能計量裝置校準方法，其特征在于，所述升壓器 和升流器產(chǎn)生的高壓大電流信號經(jīng)標準互感器變?yōu)榈蛪盒‰娏餍盘栞斎霕藴孰娔鼙磉M行 測量。
【文檔編號】G01R35/04GK104062625SQ201410302740
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2014年6月27日
【發(fā)明者】白靜芬, 林繁濤, 楊湘江, 徐英輝, 趙莎, 盧達, 宋曉卉, 陳松方, 左嘉, 李華 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院