本發(fā)明涉及一種電能計(jì)量裝置校準(zhǔn)設(shè)備及方法，尤其是涉及一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
電能計(jì)量的準(zhǔn)確性事關(guān)各項(xiàng)電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的正確計(jì)算以及電力結(jié)算的準(zhǔn)確性、公正性，涉及發(fā)電、輸電、配電、用戶各方利益。電量結(jié)算關(guān)口由變電站承擔(dān)。傳統(tǒng)變電站電能計(jì)量設(shè)備由電壓電流互感器、計(jì)量二次回路、電能表和計(jì)量柜等組成，通過(guò)電纜傳輸電流、電壓等模擬量。
遠(yuǎn)程校準(zhǔn)就是利用信息網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行的遠(yuǎn)距離校準(zhǔn)操作，與傳統(tǒng)檢測(cè)校準(zhǔn)服務(wù)的最大區(qū)別在于遠(yuǎn)程檢測(cè)校準(zhǔn)人員不在檢測(cè)校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)有的在電能計(jì)量領(lǐng)域的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)技術(shù)主要是針對(duì)傳統(tǒng)變電站電能計(jì)量設(shè)備。
隨著電子式互感器、智能化一次設(shè)備和微電子技術(shù)等技術(shù)日趨成熟，智能變電站及新一代智能變電站迅速發(fā)展，其計(jì)量裝置及計(jì)量方式發(fā)生了本質(zhì)的變化。在智能變電站中計(jì)量設(shè)備由電子式互感器、合并單元和數(shù)字化電能表構(gòu)成，電流電壓信號(hào)以數(shù)字量的形式通過(guò)光纖傳輸。而新一代智能變電站更注重設(shè)備的高度集成化與多專業(yè)融合，實(shí)現(xiàn)全站信息共享。其在智能變電站的基礎(chǔ)上，將原來(lái)需要由獨(dú)立計(jì)量表計(jì)承擔(dān)的考核計(jì)量功能并入測(cè)控裝置及多合一裝置，以壓縮站內(nèi)設(shè)備和屏柜數(shù)量。因此，新一代智能變電站數(shù)字化計(jì)量設(shè)備不只有數(shù)字化電能表，還包括具備數(shù)字化計(jì)量功能的保測(cè)一體裝置、多功能測(cè)控裝置等設(shè)備，其配置方案多變，如何在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)多種計(jì)量設(shè)備的誤差是本領(lǐng)域技術(shù)人員所要解決的重要問(wèn)題，數(shù)字化特點(diǎn)具有記錄方便、復(fù)現(xiàn)方便的特點(diǎn)，使用遠(yuǎn)程校準(zhǔn)可以在保證計(jì)量可靠性的同時(shí)，減少現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的次數(shù)，降低工作成本。因此有必要研究一種智能變電站數(shù)字化計(jì)量設(shè)備的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化計(jì)量設(shè)備的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)，避免現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)對(duì)在運(yùn)設(shè)備的干擾，充分發(fā)揮新一代智能變電站數(shù)字化、智能化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)做好技術(shù)支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，解決目前的新一代智能變電站中包括數(shù)字化電能表、保測(cè)一體裝置、多功能測(cè)控裝置在內(nèi)的多種數(shù)字化計(jì)量設(shè)備無(wú)法在工作狀態(tài)下進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)的問(wèn)題，在保證變電站保護(hù)、自動(dòng)化功能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量誤差的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)，提升數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的可靠性水平。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的校準(zhǔn)，該系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表、數(shù)字化任意波形發(fā)生器、電能量計(jì)量組件、數(shù)字化錄波器、合并單元和時(shí)鐘同步裝置，所述實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表和數(shù)字化任意波形發(fā)生器設(shè)置于校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，所述實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表、數(shù)字化任意波形發(fā)生器、電能量計(jì)量組件、數(shù)字化錄波器、合并單元和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備依次連接，所述時(shí)鐘同步裝置分別連接數(shù)字化錄波器、合并單元和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備，所述電能量計(jì)量組件分別連接被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)。
所述電能量計(jì)量組件包括相連接的電能量遠(yuǎn)方終端和計(jì)量主站，所述電能量遠(yuǎn)方終端通過(guò)支持IEC61850-8-1標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的站控層網(wǎng)絡(luò)分別與數(shù)字化錄波器和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備通信連接，所述計(jì)量主站分別與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表和實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)通信連接。
所述數(shù)字化錄波器位于間隔層，具有與多個(gè)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備對(duì)應(yīng)匹配的多路LC光纖采樣值輸入接口。
所述合并單元的個(gè)數(shù)與被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的個(gè)數(shù)相等，所述數(shù)字化錄波器分別通過(guò)一合并單元與一被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備連接，所述合并單元通過(guò)IEC61850-9-2協(xié)議與數(shù)字化錄波器通信連接。
所述數(shù)字化錄波器和合并單元間設(shè)有一間隔層交換機(jī)，該間隔層交換機(jī)與時(shí)鐘同步裝置連接。
所述被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備包括數(shù)字化電能表、多功能測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控裝置中的一種或多種。
一種利用所述的實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：
1)電能量計(jì)量組件將校準(zhǔn)命令同時(shí)發(fā)送給數(shù)字化錄波器和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備；
2)數(shù)字化錄波器接收所述校準(zhǔn)命令，根據(jù)時(shí)鐘同步裝置的發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)波形記錄，通過(guò)合并單元接收對(duì)應(yīng)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的波形數(shù)據(jù)，按照設(shè)置時(shí)間停止記錄，將記錄的波形文件返回給電能量計(jì)量組件；
3)數(shù)字化任意波形發(fā)生器通過(guò)電能量計(jì)量組件接收所述波形文件，按照該波形文件向標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表輸出相應(yīng)數(shù)字信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表累計(jì)產(chǎn)生電能標(biāo)準(zhǔn)值；
4)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備同時(shí)根據(jù)校準(zhǔn)命令，在正常累計(jì)電量的同時(shí)，累計(jì)校驗(yàn)電量，累計(jì)完成后返回給電能量計(jì)量組件；
5)實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)接收標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表產(chǎn)生的電能標(biāo)準(zhǔn)值和電能量計(jì)量組件中的校驗(yàn)電量，通過(guò)誤差計(jì)算公式獲得被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的測(cè)量誤差，所述誤差計(jì)算公式為：
式中，δ為測(cè)量誤差，A為檢驗(yàn)電量，B為電能標(biāo)準(zhǔn)值；
6)根據(jù)所述測(cè)量誤差對(duì)相應(yīng)的被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所述步驟2)中，數(shù)字化錄波器接收所述校準(zhǔn)命令后，選擇相應(yīng)的被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備對(duì)應(yīng)的合并單元的采樣值通道進(jìn)行波形數(shù)據(jù)采集，合并單元向數(shù)字化錄波器輸出符合IEC61850-9-2的電壓、電流采樣值報(bào)文。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠解決目前的新一代智能變電站中包括數(shù)字化電能表、保測(cè)一體裝置、多功能測(cè)控裝置在內(nèi)的多種數(shù)字化計(jì)量設(shè)備無(wú)法在工作狀態(tài)下進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)的問(wèn)題，對(duì)提升數(shù)字化計(jì)量系統(tǒng)的水平，支撐堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)本發(fā)明能夠在保證變電站保護(hù)、自動(dòng)化功能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量誤差的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。
2)本發(fā)明采用遠(yuǎn)程校準(zhǔn)方式，能夠檢測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備計(jì)量誤差的在線式遠(yuǎn)程校準(zhǔn)方法，該方法可廣泛用于智能變電站，可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備在工作狀態(tài)帶電運(yùn)行情況下的誤差檢測(cè)與校準(zhǔn)，能夠減少對(duì)在運(yùn)設(shè)備的影響，減少侵入式檢測(cè)帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。
3)本發(fā)明可減少現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)次數(shù)，校準(zhǔn)過(guò)程無(wú)需反復(fù)拆卸與接線，大大縮短檢測(cè)周期，節(jié)約運(yùn)維成本。
4)本發(fā)明的數(shù)字化錄波器具有多路LC光纖采樣值輸入接口，可根據(jù)被測(cè)設(shè)備選擇相應(yīng)采樣值通道，使用方便，可適用于多種被測(cè)設(shè)備。
5)本發(fā)明的合并單元與數(shù)字化錄波器的連接可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，也可以通過(guò)間隔層交換機(jī)連接，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行采樣值信號(hào)傳輸，數(shù)據(jù)采樣方便可靠。
6)本發(fā)明設(shè)有時(shí)鐘同步裝置，可方便實(shí)現(xiàn)多種采樣信號(hào)的時(shí)間同步、波形文件的時(shí)間同步等，提高校準(zhǔn)可靠性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例提供一種實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8的校準(zhǔn)，該系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表1、數(shù)字化任意波形發(fā)生器2、電能量計(jì)量組件、數(shù)字化錄波器5、合并單元6和時(shí)鐘同步裝置7，實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表1和數(shù)字化任意波形發(fā)生器2設(shè)置于校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)1、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表2、數(shù)字化任意波形發(fā)生器3、電能量計(jì)量組件、數(shù)字化錄波器5、合并單元6和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8依次連接，時(shí)鐘同步裝置7分別連接數(shù)字化錄波器5、合并單元6和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8，時(shí)鐘同步裝置7通過(guò)時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)對(duì)所連設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘同步，電能量計(jì)量組件分別連接被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8和實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)。被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8包括數(shù)字化電能表、多功能測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控裝置中的一種或多種，每一種可以有多個(gè)。
電能量計(jì)量組件包括通過(guò)調(diào)度的通信網(wǎng)絡(luò)相互連接的電能量遠(yuǎn)方終端4和計(jì)量主站3，電能量遠(yuǎn)方終端4通過(guò)支持IEC61850-8-1標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的站控層網(wǎng)絡(luò)分別與數(shù)字化錄波器5和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8通信連接，計(jì)量主站3分別與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表1和實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)通信連接。
數(shù)字化錄波器5位于間隔層，具有與多個(gè)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8對(duì)應(yīng)匹配的多路LC光纖采樣值輸入接口。本實(shí)施例中，數(shù)字化錄波器5具有雙核浮點(diǎn)運(yùn)算CPU、RJ45MMS通信接口和具備光B碼的時(shí)鐘同步接口，可進(jìn)行電能計(jì)量同步處理，并與電能計(jì)量遠(yuǎn)方終端3進(jìn)行信息交互。
合并單元6的個(gè)數(shù)與被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8的個(gè)數(shù)相等，數(shù)字化錄波器5分別通過(guò)一合并單元6與一被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備8連接，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，合并單元6通過(guò)IEC61850-9-2協(xié)議與數(shù)字化錄波器5通信連接，合并單元將多個(gè)電子式互感器輸出的電流、電壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)組合，向數(shù)字化錄波器5輸出符合IEC61850-9-2的電壓、電流采樣值報(bào)文。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，數(shù)字化錄波器5和合并單元6間設(shè)有一間隔層交換機(jī)9，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，該間隔層交換機(jī)9與時(shí)鐘同步裝置7連接。
利用上述實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)式數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：
1)電能量計(jì)量組件將校準(zhǔn)命令同時(shí)發(fā)送給數(shù)字化錄波器和被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備；
2)數(shù)字化錄波器接收校準(zhǔn)命令，選擇相應(yīng)的被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備對(duì)應(yīng)的合并單元的采樣值通道進(jìn)行波形數(shù)據(jù)采集，根據(jù)時(shí)鐘同步裝置的發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)波形記錄，合并單元向數(shù)字化錄波器輸出符合IEC61850-9-2的電壓、電流采樣值報(bào)文，通過(guò)合并單元接收對(duì)應(yīng)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的波形數(shù)據(jù)，按照設(shè)置時(shí)間停止記錄，將記錄的波形文件返回給電能量計(jì)量組件；
3)數(shù)字化任意波形發(fā)生器通過(guò)電能量計(jì)量組件接收波形文件，按照該波形文件向標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表輸出相應(yīng)數(shù)字信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表累計(jì)產(chǎn)生電能標(biāo)準(zhǔn)值；
4)被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備同時(shí)根據(jù)校準(zhǔn)命令，在正常累計(jì)電量的同時(shí)，累計(jì)校驗(yàn)電量，累計(jì)完成后返回給電能量計(jì)量組件；
5)實(shí)驗(yàn)室上位機(jī)接收標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化電能表產(chǎn)生的電能標(biāo)準(zhǔn)值和電能量計(jì)量組件中的校驗(yàn)電量，通過(guò)誤差計(jì)算公式獲得被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備的測(cè)量誤差，誤差計(jì)算公式為：
式中，δ為測(cè)量誤差，A為檢驗(yàn)電量，B為電能標(biāo)準(zhǔn)值；
6)根據(jù)測(cè)量誤差對(duì)相應(yīng)的被測(cè)數(shù)字化電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。