摘  要：随着智能变电站的发展，数字化电能表得到了越来越广泛的应用。但是在数字化电能表的应用过程中，由于传统现场校验技术方法已经难以适应数字化电能表校验的实际需要，严重影响了数字化电能表计量的准确性，因此应加大对数字化电能表校验技术的研究。文章将对现阶段的相关研究成果进行分析，以帮助研究人员了解适用于数字化电能表的各项现场校验技术的研究情况，从而促进电能表校验研究的进一步深入，推动我国电力事业的现代化发展。

关键词：数字化电能表；现场校验技术；研究现状

随着数字化以及智能化技术的不断发展，其在电力领域中的应用范围也在逐步扩大，智能化变电站的建设数量明显增加。而数字化电能表则是变电站中传输电能以及对电能消耗进行计量的重要装置，对电力系统运行的安全性以及稳定性会产生较大的影响。但是目前在数字化电能表的应用实践中由于相关的校验标准尚未统一，且现场校验技术相对落后，因此在计量精度方面还存在较大的发展空间。因此相关研究人员应加大研究力度，科学分析数字化电能表产生计量误差的主要原因，并积极开展现场校验技术的研究工作，完善相关理论，改进传统校验方法，从而为提高数字化电能表的计量精度以及可靠性提供有力支持。

1 数字化电能表的相关内容

近年来，智能化变电站的建设成为了我国电力系统发展的重要方向。而在智能化变电站中需要依靠数字化电能表以及其他相关配套设施来完成电能计量工作。由于数字化电能表在工作原理以及接口方式等方面均与传统电能表存在较大的差异，这使得现有现场校验技术难以满足数字化电能表的实际校验要求，因此需要针对数字化电能表特点研发相应的现场校验技术。通过对数字化电能表工作原理以及运行特点的分析发现，其现场校验技术应与光纤以太网接口技术相适应，且其链路层应具有较好的兼容性以及拓展性，以满足多种标准格式的使用要求【１】。同时现场校验装置要能够计算电镀，并具备对被校电表所发出脉冲信号的接收功能，以便完成相关数据的对比分析以及误差计算任务。此外，在技术研发中还应使数字化电能表的现场校验装置具备数据存储以及查询调用等相关功能，以便为相关工作的开展提供参考依据。

目前我国智能化 变电站中所使用的数字化电能表主要包括以MCU或DSP为基础的电能表以及以电能计量专用芯片技术为基础的电能表这两个基本类型。其中在第一类数字化电能表中DSP数字信号处理芯片的应用更为广泛，这主要是由于其寄存器一般为32位，在时钟频率以及指令集等方面均具有一定的技术优势，能够更好的适应复杂运算要求，且其运算速度与单片机相比也有所提高，能够达到指令级水平。与之相比，第二类数字化电能表在抗干扰性能以及计量精度等方面的技术优势更为突出，不过其对计量芯片的功能性有很高的要求，这导致其技术应用灵活性相对较差，且加大了研发成本。目前在数字化电能表中一般是通过数字节后来输入电量，并采用数据后者光纤等通讯接口作为对外链接方式。在其链路层以及物理层中一般设置有光纤以太网。当智能化变电站的电子互感等前端装置完成了电压以及电流信号的数字化转换后，相关信息将经由光纤相合并单元传递。同时合并单位将基于IEC61850协议将数字信号帧输送给数字电能表。这样数字化电能表就能够通过数学计算方式获得电能值。因此数字化电能表也可被视为纯数字信号处理装置，其对算法的科学性、设备的可靠性以及误差控制均有较高的要求，而现场校验技术对于提高其计量精度会产生重要的影响。研究人员应加大对数字化电能表现场校验技术的研究力度。

2 电能表误差形成分析

与传统电能表不同，数字化电能表在运行过程中由于并不存在启动或者潜动情况，因此其计量结果不会受到无电流或者小电流的影响，且对负荷是否过载并无要求，其计量过程仅是数学计算过程，因此在理论上应无误差产生。不过在数字化电能表的实际应用过程中发现，在发送报文时有时会出现丢包或者丢帧等情况，导致数字化电能表发生故障而无法正常表计，此时虽对数字表电能表的程序算法以及性能产生影响，但会引起误差形成。同时，在数字化电能表的运行过程中，实际电流与输出电能脉冲会产生一定的累加误差【２】。此外，受计算机系统自身的固有误差限制，在浮点运算过程中会产生一定的有效位误差问题，导致截断误差的形成。这些都是影响数字化电能表计量精度的重要因素，也是在现场校验技术研究中需要重点关注的问题。研究人员中在现场校验技术研发的过程中还应注意当一次电流或电压规格改变时的数字化电能表计量精度是否能够保持一致、在多合并单元报文条件下数字化电能表计量精度问题、当报文流失率达到0.01％时数字化电能表计量精度问题以及当采样频率改变时，数字化电能表的计量精度能否保持相同等级等问题。

3 数字化电能表现现场校验方法

我国在数字化电能表现场校验技术方面的研究起步较晚，但在迅速扩大的市场需求的刺激下，研究力度不断加大，多家科研机构以及高等院校均参与到了技术研究工作种，并取得了多项研究成果，目前已经研发出了多项数字化电能表现现场校验方法。

3.1 现场校验标准数字功率源技术研究

标准数字功率源是由多家研究机构共同提出的数字化电能表现场校验技术路线，但在具体的算法上有所区别。有研究机构在标准电能值的获得上采用的是计算方法，也有研究机构是通基于IEC61850协议对所接收的数据包进行解包以及计算后获得标准电能数据。

3.2 现场校验标准数字电能表技术研究

目前，在数字化电能表现现场校验技术的研究领域，标准数字电能表结合数字功率源是是重要的研发方向之一。此类数字化电能表现现场校验技术通过网络设备链接数字功率源与标准数字化电能表以及被校电能表，因此对网络设备以及数字功率源的可靠性和稳定性有较高的要求，且要求标准数字化电能表要能够传递能量值，其精度则必须高于被校电能表２个等级以上【３】。研究人员设计了该技术路线现的校验系统，通过模拟异常现场网络环境下的报文情况来检验数字化电能表计量精度，从而为相关研究工作的开展提供了重要的参考依据。基于该方法，有研究机构研发出了现场校验系统。在系统中同时配置了220V以及110V直流电源作为辅助，并通用单多模，还可根据实际需要设置IEC61850参数以及一二次脉冲常数，提高了校验仪表的适应性。

3.3 现场校验模拟技术研究

由于标准数字电能表技术以及标准数字功率源技术均采用的直接合成技术，难以实现对标准模量的直接溯源，因此有研究机构在其基础上应用模拟技术以及Ａ／Ｄ转换设备来实现对模拟功率源所产生电流以及电压信号的采集以及数字信号打包生成，其具有较好的灵活性，可以更好的满足数字化电能表现场校验的需要。

3.4 现场校验嵌入式技术研究

目前在数字化电能表的现场校验技术研究工作中，有研究人员研发出了以嵌入式技术为基础的校验设备，其能够对完成对数字化电能表输出数字功率以及模拟电流和电压的采集，自动计算电能量，实时显示计算结果，并存储相关数据信息。同时该校验仪表还具备ＭＭＳ通信功能，从而更好的满足数字化电能表的现场校验要求。

3.5 现场校验IEC61850协议技术研究

我国研究人员还基于IEC61850协议研发出了以DSP为核心的数字化电能表校验仪器。该仪器设备能够在有功、无功、正向或者反向等多种条件下开展现场检验工作，且实现了表源一体化，极大的提高了使用的便捷性，为数字化电能表的现场校验工作提供了便利。研究人员应在此基础上不断加大研发力度，积极开展技术创新，以进一步完善校验仪表功能，为提高数字化电能表的计量精度提供更加可靠的保证。

3.6 现场校验其他技术研究

我国研究人员在数字化电能表现场校验领域开展了大量的研究工作，并获得了多项研究成果。其中有研究人员基于合并单位模拟校验技术研发出了多合并单元计量方法，其能够对三单元现场环境进行模拟，并通过对GMRP组网等相关技术的综合应用，能够满足50通道数据采样要求，且能够利用多光纤接入口来完成数字化电能表的现场校验工作，极大的提高了校验效率和精度。同时，还有研究单位以计量溯源技术为基础，根据数字化电能表所产生误差特点，研发出了入式标准化数字化电能表和校验设备，其具备2种数字电参量的输出功能。

4 基于IEC61850协议的数字化电能表校验系统

4.1 该系统硬件平台功能研究

为提高数字化电能表计量精度以及应用的便捷性，研究人员以IEC1850协议为基础，研发出了新型的便携式现场校验仪器，以适应智能化变电站中数字化电能表校验的实际需要。新型校验仪的硬件平台能够实时接收被校验电能表所输出的脉冲信号以及标准通道单元隔饼输出的数字量，且能够自动完成其与电信号之间的转换处理。当信号单位完成组帧处理后即可将其发送给系统软件平台。

4.2 该系统软件平台功能研究

基于IEC61850协议的数字化电能表校验仪的软件平台可以接收被校验数字化电能表所发出的脉冲信号、记数脉冲，并对电能量进行计算。同时，该软件平台还完成数字信号以及模拟信号的转换处理，并通过解析算法完成解码处理，以获得采样数据。此外，软件平台还可以自动对比被校验数字化电能表数据以及标准通道数据，准确计算数字化电能表误差值，并实时显示计算结果，且能够存储相关数据信息。

4.3 该系统研发关键点研究

在基于IEC61850协议的数字化电能表校验系统研发过程中，其研究的重点之一是数据采集技术。研究人员开展了数字化电能表输出脉冲信号采集以及传输技术以及标准通道数据采集技术的研究，使其能够与现阶段主流同步方式相兼容，以保证同步精度，从而将数字化电能表现场校验过程中的被检通道与标准通道同步误差有效降至0.01％以下。同时，研究任务还开展了多功能始终同步技术的相关研究工作，以通过变电池现场始终以及系统高频晶振时钟的应用来提高同步精度。基于IEC61850协议的新型便携式数字化电能表校验仪在可靠性以及准确性等方面有了明显的提高，其电压以及电流通道的校验准确度均能够达到0.05级水平，为我国电力系统的智能化以及标准化发展提供了重要支持。

5 结束语

为适应我国智能化变电站发展需要，应进一步加强对数字化电能表现场校验技术的研究。研究人员应充分了解国内外现场校验技术的研究动态，并结合我国数字化电能表的应用经验，加大研究力度，研发出更加科学完善的现场校验技术方法，以有效提高数字化电能表的计量精度，为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保证，从而推动我国电力事业的现代化发展。

参考文献：

[1]宋思成.多功能电能表现场校验系统的设计[D].哈尔滨理工大学，2022.

[2]程鹏申，周文斌，赵磊，等.基于全生命周期检测数据的智能电能表质量监督评价研究[J].电气技术与经济，2021，（06）：28-32.

[3]姚栋方，吴瀛，谭炳源，等.一种新型数字直流电能表现场校验仪的设计与应用[J].电子器件，2021，44（06）：1473-1478.

作者简介：柳玉銮（1983，9，26）男，汉族，福建莆田人，本科，中级职称，国网信通亿力科技有限责任公司数字化建设事业部党支部书记、总经理，电网业务事业部总经理，研究方向：电力工程技术。