[发明专利]一种数字化电能计量装置的在线误差分析系统

说明书

技术领域

本发明属于智能电网设备在线监测领域，更具体地，涉及一种数字化电能计量装置的在线误差分析系统。

背景技术

随着科学技术的进步，电力系统朝着数字化和智能化方向不断发展，数字化变电站是智能电网的重要组成部分。在数字化变电站中，电能计量不再采用传统的电能计量装置，而是采用全数字化电能计量装置，典型的三相数字化电能计量装置组成如图1所示。位于高压侧的组合式电子互感器1-3分别为A相组合式电子互感器、B相组合式电子互感器和C相组合式电子互感器，其中，组合式电子互感器包括组装在一起的电子式电流互感器和电子式电压互感器，经同步时钟4同步，分别采集A相母线5、B相母线6以及C相母线7的电流和电压，采集的数据以一定的格式如FT3经光纤发送给低压侧的合并单元8。合并单元8将接收的采样数据再以IEC61850-9-2帧格式发送到数字式电能表9。数字式电能表9采用一定的电能算法计算出电能。数字式电能表9具有RS485或红外接口，用于与其他设备进行通信。

虽然数字化变电站已经有一定运行经验，但总体来说数字化电能计量装置目前还处于不成熟阶段。相比电子式互感器和合并单元已经处于相对成熟阶段，数字式电能表基本还处于研究阶段。一方面，相关标准尚未健全；另一方面，理论研究和实践都还不够充分。在理论方面，数字式电能表从原理上具有比电子式电能表更少的误差环节，但是由于数字式电能表和前端模拟采样割裂开来，反而导致电能算法对实际工况的适应性更差。例如，应对谐波、间谐波和直流等，不同厂家有不同算法，可能直接导致电能计算误差。在实践方面，主要是两大关键设备，即电子式互感器和数字式电能表，在运行过程中存在突出的准确性和可靠性问题。调研数据表明，在运的电子式互感器投运一段时间后，普遍存在准确性和稳定性问题，超差现象普遍，甚至发生故障，由此可能造成关口电能计量存在较大误差甚至错误。

随着光纤技术和光通讯技术的发展，且光纤通信自身拥有优良的抗电磁干扰性能，在数字式电能计量系统中的信息均采用光纤以规定的格式传输。

从以上分析可以看出，数字化电能计量方式与传统的模拟电能计量方式有着明显的区别。因而从信号采集、传输至电能算法，各个环节误差的来源都需要针对数字化变电站电能计量特点进行重新评估和分析，且设备运行环境对计量误差的影响是不容忽视的。

目前对数字化电能计量的研究大部分还处于理论阶段，且误差来源分析存在很大的不足。一般是从物理或数学角度对众所周知的因素引起的误差做理论分析，例如信号采集过程的A/D量化误差和非同步采样误差、典型电能算法误差等。并未涉及定量分析设备运行的环境因素、电磁环境因素及电源环境因素造成的数字化电能计量误差，而且对这方面的误差分析也缺乏科学有效的方法。也就是说，即使准确分析了A/D量化、非同步采样等误差因素，也无法得到实际运行数据的有力支撑。这既不利于科学研究，同时对数字化电能计量装置的推广应用也不能起到很大的作用。综上所述，目前对数字化电能计量装置的综合误差分析既没有相对完整的分析对象，也没有科学有效的分析方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种数字化电能计量装置的在线误差分析系统，包括电流电压传感单元、环境传感单元以及计算机，用于对数字化电能计量装置进行在线误差分析，所述数字化电能计量装置包括组合式电子互感器、合并单元以及数字式电能表，其中，所述组合式电子互感器包括组装在一起的电子电流互感器和电子电压互感器。

电流电压传感单元包括电磁式电流互感器、电磁式电压互感器、第一微处理器，以及为电流电压传感单元内各器件供电的第一直流电源。根据电力设备实际运行环境状况，电磁式电流互感器和电磁式电压互感器能准确测量三条母线上的一次电流和一次电压；第一微处理器实时将测量的一次电压和一次电流以符合IEC61850-9-2的帧格式组帧打包，通过以太网接口传送，并兼具高性能和网络通信能力；第一直流电源满足现场应用要求。

环境传感单元包括温度传感器、湿度传感器、振动传感器、第二微处理器，以及为环境传感单元内各器件供电的第二直流电源。根据电力设备实际运行环境状况，温度传感器的测量范围需要满足-40℃～+85℃；湿度传感器的测量范围需要满足0到100％；振动传感器需要感应到明显的振动事件，例如隔离刀闸开合；第二微处理器兼具一定运算通信能力和低功耗特性；第二直流电源满足现场应用要求。