[发明专利]一种高精度数字化电能表在线校验系统

说明书

技术领域

本发明一种高精度数字化电能表在线校验系统，涉及电力系统测量领域，用于对数字化电能表进行在线实时准确度校验。

背景技术

数字化电能表作为数字化变电站的重要组成部分，保障其测量的准确度与可靠性是维护电网安全以及保证电能结算公平的必然要求。然而，随着变电站非线性负荷的大量引入，使得互感器采样得到的电压、电流信号中谐波成分愈加复杂，这就对电能计量精度提出了更高要求。因此，为了确保数字化电能表的准确度，对数字化电能表的高精度校验必不可少。然而，数字化电能表因其输入端口采用光纤以太网的端口模式，而传统的校验装置只能提供模拟信号，无法与数字信号端口连接通信，故而不能对数字化电能表进行校验。目前，国内外尚缺乏对数字化电能表进行高精度现场校验的装置和技术，造成目前投运的数字化电能表误差无法进行准确度的校验，也无法作为关口电能计量的依据，不利于数字化电能表的推广应用，也减缓了电网智能化的发展进程。

发明内容

为满足数字化电能表在线校验的需求，本发明提供了一种高精度数字化电能表在线校验系统，通过对比被测数字化电能表脉冲与校验系统标准通道的电量值，得到被校电能表的误差大小。采用基于自适应4项3阶Nuttall窗的双谱线插值FFT算法作为校验系统的谐波电能计量算法，测量精度高，运算速度快，抗干扰性好，可实现在线带电校验，提高了系统的可靠性和经济性。

本发明采取的技术方案为：

一种高精度数字化电能表在线校验系统，包括信号采集单元、校验平台。所述信号采集单元连接被校数字化电能表、合并单元，所述信号采集单元包括网卡和数据采集卡，用于完成对被校数字化电能表脉冲信号和合并单元信号的数据采集；

所述信号采集单元连接校验平台，由校验平台对比计算被测数字化电能表脉冲与合并单元的标准电量值，从而得到被校数字化电能表的误差。

所述数据采集卡采用美国NI公司的24位PCI-4474采集卡，内置于工控机内。数据采集卡用于采集数字化电能表的脉冲信号，通过设计的自供电源电路可实现对无源脉冲和有源脉冲的双采集功能，分辨率高和灵敏度好。

所述网卡采用TP-LINK TF-3239DL网卡，用于接收合并单元输出的网络数据包，经济性好，安装方便。

所述数据采集卡连接自供电源电路，通过数据采集卡的两个通道Ch1和Ch2，从工控机自带5V直流源外接2KΩ的上拉电阻R1、R2，为数据采集卡提供电源。数据采集卡采用设计的自供电源实现供电，保证了采集通道采集信号的准确性和稳定性，实现了对无源脉冲和有源脉冲的双采集功能。

所述校验平台由Polar 9300M工控机构成，抗干扰性好，具有良好的可扩展性和便携性。其上安装LabVIEW软件，用于对校验系统软件平台的设计，可实现对数据进行实时采集、分析、处理、显示和保存等，并最终能准确输出信号参数以及被校数字化电能表的有功、无功误差，成本低、开发周期短，通用型强，具有友好的人机交互性。

一种高精度数字化电能表在线校验方法，校验平台的数据处理部分采用基于自适应4项3阶Nuttall窗的双谱线插值FFT算法，进行谐波电能计量。测量精度较之修正前提高了2～4个百分比，大大提高了在线校验的准确度及可靠性。其自适应修正系数为μ_k＝1/(1+P_k％)，P_k％为第k次谐波信号有功相对误差。

本发明一种高精度数字化电能表在线校验系统，有益效果如下：

1、采用基于自适应4项3阶Nuttall窗的双谱线插值FFT算法实现谐波电能计量，计算精度高、抗干扰性好，可有效减小频谱泄露和栅栏效应的影响，克服频率波动、噪声污染等的影响。

2、采用设计的采集卡自供电源电路为数据采集卡供电，结构简单、操作方便，经济性好。

3、采用工控机作为校验平台，扩展性好，携带方便，利用LabVIEW实现校验系统软件平台的设计，具有良好的可实时性、通用性、可操作性。

4、本发明一种高精度数字化电能表在线校验系统，抗干扰性好，测量精度高，操作简单方便，可实现带电校验，缩短了校验周期，保证了数字化电能表校验的准确性和经济性。