[發明專利]一種數字化電能計量裝置的在線誤差分析系統

有效

• 申請號: 201410183998.3
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN104076319A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 張秋雁;楊愛冰;肖監;歐家祥;徐宏偉;王路;李紅斌;程含渺
• 申請（專利權）人: 貴州電力試驗研究院;貴陽供電局;華中科技大學
• 主分類號: G01R35/04
• 分類號: G01R35/04
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏;李歡

技術領域

本發明屬于智能電網設備在線監測領域，更具體地，涉及一種數字化電能計量裝置的在線誤差分析系統。

背景技術

隨著科學技術的進步，電力系統朝著數字化和智能化方向不斷發展，數字化變電站是智能電網的重要組成部分。在數字化變電站中，電能計量不再采用傳統的電能計量裝置，而是采用全數字化電能計量裝置，典型的三相數字化電能計量裝置組成如圖1所示。位于高壓側的組合式電子互感器1-3分別為A相組合式電子互感器、B相組合式電子互感器和C相組合式電子互感器，其中，組合式電子互感器包括組裝在一起的電子式電流互感器和電子式電壓互感器，經同步時鐘4同步，分別采集A相母線5、B相母線6以及C相母線7的電流和電壓，采集的數據以一定的格式如FT3經光纖發送給低壓側的合并單元8。合并單元8將接收的采樣數據再以IEC61850-9-2幀格式發送到數字式電能表9。數字式電能表9采用一定的電能算法計算出電能。數字式電能表9具有RS485或紅外接口，用于與其他設備進行通信。

雖然數字化變電站已經有一定運行經驗，但總體來說數字化電能計量裝置目前還處于不成熟階段。相比電子式互感器和合并單元已經處于相對成熟階段，數字式電能表基本還處于研究階段。一方面，相關標準尚未健全；另一方面，理論研究和實踐都還不夠充分。在理論方面，數字式電能表從原理上具有比電子式電能表更少的誤差環節，但是由于數字式電能表和前端模擬采樣割裂開來，反而導致電能算法對實際工況的適應性更差。例如，應對諧波、間諧波和直流等，不同廠家有不同算法，可能直接導致電能計算誤差。在實踐方面，主要是兩大關鍵設備，即電子式互感器和數字式電能表，在運行過程中存在突出的準確性和可靠性問題。調研數據表明，在運的電子式互感器投運一段時間后，普遍存在準確性和穩定性問題，超差現象普遍，甚至發生故障，由此可能造成關口電能計量存在較大誤差甚至錯誤。

隨著光纖技術和光通訊技術的發展，且光纖通信自身擁有優良的抗電磁干擾性能，在數字式電能計量系統中的信息均采用光纖以規定的格式傳輸。

從以上分析可以看出，數字化電能計量方式與傳統的模擬電能計量方式有著明顯的區別。因而從信號采集、傳輸至電能算法，各個環節誤差的來源都需要針對數字化變電站電能計量特點進行重新評估和分析，且設備運行環境對計量誤差的影響是不容忽視的。

目前對數字化電能計量的研究大部分還處于理論階段，且誤差來源分析存在很大的不足。一般是從物理或數學角度對眾所周知的因素引起的誤差做理論分析，例如信號采集過程的A/D量化誤差和非同步采樣誤差、典型電能算法誤差等。并未涉及定量分析設備運行的環境因素、電磁環境因素及電源環境因素造成的數字化電能計量誤差，而且對這方面的誤差分析也缺乏科學有效的方法。也就是說，即使準確分析了A/D量化、非同步采樣等誤差因素，也無法得到實際運行數據的有力支撐。這既不利于科學研究，同時對數字化電能計量裝置的推廣應用也不能起到很大的作用。綜上所述，目前對數字化電能計量裝置的綜合誤差分析既沒有相對完整的分析對象，也沒有科學有效的分析方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供一種數字化電能計量裝置的在線誤差分析系統，包括電流電壓傳感單元、環境傳感單元以及計算機，用于對數字化電能計量裝置進行在線誤差分析，所述數字化電能計量裝置包括組合式電子互感器、合并單元以及數字式電能表，其中，所述組合式電子互感器包括組裝在一起的電子電流互感器和電子電壓互感器。

電流電壓傳感單元包括電磁式電流互感器、電磁式電壓互感器、第一微處理器，以及為電流電壓傳感單元內各器件供電的第一直流電源。根據電力設備實際運行環境狀況，電磁式電流互感器和電磁式電壓互感器能準確測量三條母線上的一次電流和一次電壓；第一微處理器實時將測量的一次電壓和一次電流以符合IEC61850-9-2的幀格式組幀打包，通過以太網接口傳送，并兼具高性能和網絡通信能力；第一直流電源滿足現場應用要求。

環境傳感單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、振動傳感器、第二微處理器，以及為環境傳感單元內各器件供電的第二直流電源。根據電力設備實際運行環境狀況，溫度傳感器的測量范圍需要滿足-40℃～+85℃；濕度傳感器的測量范圍需要滿足0到100％；振動傳感器需要感應到明顯的振動事件，例如隔離刀閘開合；第二微處理器兼具一定運算通信能力和低功耗特性；第二直流電源滿足現場應用要求。