一种数字化电能计量装置校准设备及其方法
【专利摘要】本发明提供一种数字化电能计量装置校准设备及其方法，所述设备包括调压器1、移相电源2、调压器3、升压器4、升流器5、误差计算器9、时钟同步设备14、标准电能计量模块和数字电能计量模块；所述误差计算器9分别与标准电能计量模块和数字电能计量模块相连。本发明利用整体校验的方式测量变电站数字化电能计量装置的综合误差，实现了数字化电能计量装置的整体溯源。利用本发明可以校准由电子式互感器、合并单元、数字化电能表组成的智能变电站数字化电能计量装置，校准量值可以溯源到国家最高电能标准。
【专利说明】一种数字化电能计量装置校准设备及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种电能计量装置校准设备，具体讲涉及一种数字化电能计量装置校 准设备及其方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球能源和环境问 题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。发展智能电网、适应未来可持续发展的要 求，已成为全球各国积极应对未来挑战的共同选择。建设适应未来智能电网需要，满足智能 电网需求的智能变电站，是完成智能电网建设目标的重要保证。
[0003] 智能变电站是随着智能电网概念的提出而提出的，是指：采用可靠、经济、集成、绿 色环保的设备与设计，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集 成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等技术特征为基本要求，能够支 持电网实时在线分析和决策，进而提高整个电网运行可靠性及经济性的新一代变电站。
[0004] 电能计量系统是变电站的重要组成部分。智能变电站数字化电能计量装置由电子 式互感器、合并单元和数字化电能表组成，相对传统变电站计量系统发生了很大变化。在数 字化变电站和智能变电站建设初期，由于缺乏有效的溯源手段，数字化电能计量装置一致 无法成为合法的计量器具，只能用于电网公司内部考核，无法用于结算。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种数字化电能计量装置校准设备及其方法， 可以校准由电子式互感器、合并单元、数字化电能表（或其他具有电能计量功能的仪器仪 表）组成的数字化电能计量装置，同时，校准量值可以溯源到国家最高电能标准。解决了智 能变电站数字化电能计量装置的校准及溯源问题。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] -种数字化电能计量装置校准设备，其改进之处在于，所述设备包括调压器1、移 相电源2、调压器3、升压器4、升流器5、误差计算器9、时钟同步设备14、标准电能计量模块 和数字电能计量模块；
[0008] 所述误差计算器9分别与标准电能计量模块和数字电能计量模块相连。
[0009] 优选的，所述标准电能计量模块包括标准电流互感器6、标准电压互感器7和标准 电能表8 ;
[0010] 所述数字电能计量模块包括电子式电流互感器10,电子式电压互感器11，合并单 元12及数字化电能表13;
[0011] 所述误差计算器9与标准电能计量模块、调压器1、移相电源2、调压器3、升压器 4、升流器5相连；
[0012] 所述误差计算器9与数字电能计量模块、调压器1、移相电源2、调压器3、升压器 4、升流器5相连；
[0013] 所述合并单元12和时钟同步设备14相连。
[0014] 进一步地，所述调压器1、升压器4、标准电压互感器6、标准电能表8和误差计算器 9依次连接；
[0015] 所述移相电源2、调压器3、升流器5、标准电流互感器7、标准电能表8和误差计算 器9依次连接；
[0016] 所述调压器1、升压器4、电子式电压互感器10、合并单元12、数字化电能表13和 误差计算器9依次连接；
[0017] 所述移相电源2、调压器3、升流器5、标准电流互感器7、电子式电流互感器11、合 并单元12、数字化电能表13和误差计算器9依次连接；
[0018] 所述合并单元12和时钟同步设备14相连。
[0019] 进一步地，所述调压器1通过升压器4并联接入标准电压互感器6和电子式电压 互感器7。
[0020] 进一步地，所述移相电源2经过调压器3和升流器5串联接入标准电流互感器7 和电子式电流互感器11。
[0021] 优选的，所述升压器电压输出范围为0 - 220kV。
[0022] 优选的，所述升流器电流输出范围为0. 1A - 2000A。
[0023] 本发明基于另一目的提供的一种数字化电能计量装置校准方法，其改进之处在 于，所述方法包括
[0024] (1)调压器1和移相电源2取市电产生两路电压信号；
[0025] (2)调压器1产生的电压通过升压器4产生一路高电压信号并联接入标准电压互 感器6和电子式电压互感器7 ;
[0026] (3)移相电源2产生的电压信号经过调压器3和升流器产生的电流信号串联接入 标准电流互感器7和电子式电流互感器11 ;
[0027] (4)标准电压互感器6和标准电流互感器的输出信号流入标准电能表8进行测 量；
[0028] (5)电子式电压互感器10和电子式电流互感器11的输出信号接入合并单元12 ;
[0029] (6)时钟同步设备14对合并单元进行同步；
[0030] (7)合并单兀12输出信号输入数字化电能表13 ;
[0031] (8)数字化电能表13的电能脉冲输出和标准电能表8的高频电能脉冲输出信号输 入误差计算器9 ;
[0032] (9)误差计算器测得误差即为测试结果。
[0033] 优选的，所述升压器和升流器之间通过移相电源进行相位调节。
[0034] 优选的，所述升压器和升流器产生的高压大电流信号经标准互感器变为低压小电 流信号输入标准电能表进行测量。
[0035] 与现有技术比，本发明的有益效果为：
[0036] 本发明利用整体校验的方式测量变电站数字化电能计量装置的综合误差，实现了 数字化电能计量装置的整体溯源。
[0037] 利用本发明可以校准由电子式互感器、合并单元、数字化电能表组成的智能变电 站数字化电能计量装置，校准量值可以溯源到国家最高电能标准。
[0038] 本发明标准电压互感器将高电压准确进行比例缩小，便于测量，变比准确度小于 1ΧΚΓ 4。
[0039] 本发明标准电流互感器将大电流准确进行比例缩小，便于测量，变比准确度小于 1ΧΚΓ 4。
[0040] 本发明标准电能表为高准确度标准电能表，测量准确度小于1X 10'
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1为本发明提供的一种数字化电能计量装置校准设备原理结构图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0043] 一种数字化电能计量装置校准设备及其方法，它提供了一种校准智能变电站数字 化电能计量装置综合误差的方法。本发明由调压器、移相电源、标准电压互感器、标准电流 互感器、标准电能表、误差计算器以及一套数字化电能计量装置组成。
[0044] 移相电源将电压回路调压器和电流回路调压器的电压进行移相，按照测试点相位 产生两相不同相位的交流电压，电压回路输入电压通过调压器和升压器输出一次高电压分 别输入数字化电能计量装置的电子式电压互感器PTx和标准电压互感器PTn ;电流回路输 入电压通过调压器和升流器输出一次大电流分别输入数字化电能计量装置的电子式电流 互感器CTx和标准电流互感器CTn。
[0045] 电子式电流互感器CTx，电子式电压互感器PTx，合并单元及数字化电能表组成数 字电能计量装置。对于数字输出式电子互感器，电子式电流（电压）互感器将一次电流 (电压）信号转化成数字信号通过光纤传送到合并单元，合并单元将电压互感器、电流互感 器输入的数字采样值信号进行插值同步打包。对于模拟输出式电子式互感器，电子式电流 (电压）互感器将一次电流（电压）信号转化成二次弱电压信号通过屏蔽电缆连接到合 并单元，合并单元将输入的弱信号进行同步采样。合并单元将数字化的电流电压信号按照 IEC61850-9-2标准，组装成数字帧发送给数字化电能表。数字化电能表从数字帧中提取各 相电流电压信号计算出电能信息，同时发出低频电能脉冲。
[0046] 另一方面通过传统的标准电流互感器、电压互感器以及标准电能表组成标准电能 计量装置。传统标准电能表直接计量标准电流互感器CTn和标准电压互感器PTn输出的二 次信号得到标准电能，同时发出高频电能脉冲。数字化电能表发出的低频脉冲和标准电能 表发出的高频脉冲同时输入误差计算器，误差计算器根据标准电能表与被测数字化电能表 的脉冲常数，分别将输入低频脉冲和高频脉冲转化为响应的电能量值，然后对电能量值进 行误差计算，从而得到数字化电能计量装置的整体计量误差。
[0047] 本发明可以整体校准由电子式互感器、合并单元、数字化电能表组成的智能变电 站数字化电能计量装置，校准范围（〇?220kV，0. 1A?2000A)，校准不确定度0. 05% (k = 2)。校准结果可以溯源到国家标准。
[0048] 实施例
[0049] 本发明一种数字化电能计量装置校准设备，包括调压器1、移相电源2、调压器3、 升压器4、升流器5、标准电压互感器6、标准电流互感器7、标准电能表8、误差计算器9、电 子式电压互感器10、电子式电流互感器11、合并单元12、数字化电能表13、时钟同步设备 14。
[0050] 其中，调压器1和移相电源2取市电产生的具有一定相角的两路电压信号，调压器 1产生的电压通过升压器4按照测试点要求产生一路高电压信号并联接入标准电压互感器 6和电子式电压互感器7 ;
[0051] 移相电源2产生的电压信号经过调压器3和升流器产生符合测试点要求的大电流 信号串联接入标准电流互感器7和电子式电流互感器11 ;
[0052] 标准电压互感器6和标准电压互感器的输出电流信号流入标准电能表8进行测 量；
[0053] 电子式电压互感器10和电子式电流互感器11的输出信号接入合并单元12 ;
[0054] 时钟同步设备14对合并单元进行同步；
[0055] 合并单兀12输出输入信号输入数字化电能表13 ;
[0056] 数字化电能表13的电能脉冲输出和标准电能表8的高频电能脉冲输出信号输入 误差计算器9，误差计算器测得误差即为测试结果。
[0057] 将数字化计量装置作为整体进行校准，直接测得整套装置的综合误差。
[0058] 升压器和升流器之间通过移相电源进行相位调节。
[0059] 升压器和升流器产生的高压大电流信号经标准互感器变为低压小电流信号输入 标准电能表进行测量。
[0060] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述设备包括调压器1、移相电源 2、调压器3、升压器4、升流器5、误差计算器9、时钟同步设备14、标准电能计量模块和数字 电能计量模块； 所述误差计算器9分别与标准电能计量模块和数字电能计量模块相连。
2. 如权利要求1所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述标准电 能计量模块包括标准电流互感器6、标准电压互感器7和标准电能表8 ; 所述数字电能计量模块包括电子式电流互感器10,电子式电压互感器11，合并单元12 及数字化电能表13 ; 所述误差计算器9与标准电能计量模块、调压器1、移相电源2、调压器3、升压器4、升 流器5相连； 所述误差计算器9与数字电能计量模块、调压器1、移相电源2、调压器3、升压器4、升 流器5相连； 所述合并单元12和时钟同步设备14相连。
3. 如权利要求2所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述调压器 1、升压器4、标准电压互感器6、标准电能表8和误差计算器9依次连接； 所述移相电源2、调压器3、升流器5、标准电流互感器7、标准电能表8和误差计算器9 依次连接； 所述调压器1、升压器4、电子式电压互感器10、合并单元12、数字化电能表13和误差 计算器9依次连接； 所述移相电源2、调压器3、升流器5、标准电流互感器7、电子式电流互感器11、合并单 元12、数字化电能表13和误差计算器9依次连接； 所述合并单元12和时钟同步设备14相连。
4. 如权利要求2所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述调压器1 通过升压器4并联接入标准电压互感器6和电子式电压互感器7。
5. 如权利要求2所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述移相电 源2经过调压器3和升流器5串联接入标准电流互感器7和电子式电流互感器11。
6. 如权利要求1所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述升压器 电压输出范围为0 - 220kV。
7. 如权利要求1所述的一种数字化电能计量装置校准设备，其特征在于，所述升流器 电流输出范围为0. 1A - 2000A。
8. -种数字化电能计量装置校准方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 调压器1和移相电源2取市电产生两路电压信号； (2) 调压器1产生的电压通过升压器4产生一路高电压信号并联接入标准电压互感器 6和电子式电压互感器7 ; (3) 移相电源2产生的电压信号经过调压器3和升流器产生的电流信号串联接入标准 电流互感器7和电子式电流互感器11 ; (4) 标准电压互感器6和标准电流互感器的输出信号流入标准电能表8进行测量； (5) 电子式电压互感器10和电子式电流互感器11的输出信号接入合并单元12 ; (6) 时钟同步设备14对合并单元进行同步； (7) 合并单元12输出信号输入数字化电能表13 ; (8) 数字化电能表13的电能脉冲输出和标准电能表8的高频电能脉冲输出信号输入误 差计算器9 ; (9) 误差计算器测得误差即为测试结果。
9. 如权利要求8所述的一种数字化电能计量装置校准方法，其特征在于，所述升压器 和升流器之间通过移相电源进行相位调节。
10. 如权利要求8所述的一种数字化电能计量装置校准方法，其特征在于，所述升压器 和升流器产生的高压大电流信号经标准互感器变为低压小电流信号输入标准电能表进行 测量。
【文档编号】G01R35/04GK104062625SQ201410302740
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】白静芬, 林繁涛, 杨湘江, 徐英辉, 赵莎, 卢达, 宋晓卉, 陈松方, 左嘉, 李华 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院