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文章首先以智能变电站的计量系统为例，分析了数字电能表在系统中的工作原理。其次对数字电能表的校准项目进行总结，并探讨误差产生的原因，帮助明确校准工作的技术要点。最后阐述了电能表校准的具体方法，将应用到的技术依次说明，保障了计量系统的稳定性。
一、智能变电站计量系统
智能变电站应用数字化电能表来开展计量工作，详细记录运转过程中各项参数的变化。计量系统由众多元件组成，闭合状态下电路中流经电流后感应器工作，将设备中变化的电磁波信号捕捉，经过分析处理反馈至控制中枢。分析处理得到的数据可应用在电力系统功能转换阶段，将电站的输出电压调节至额定值，满足使用者的需求。电能表可将测量阶段线路中所有关于电能的变化详细记录，同时还具有计算功能，一段时间内电能的累计变化会显示在其中。数字化电能表采用自动化控制。整理到的数据通过传输设备反馈至信息采集系统，最终以报表的形式呈现出来。技术人员在对计量系统校准时要分步骤进行，先观察同步时钟的显示情况，由于数字化电能表与保护装置串联，接入控制单元，在校准过程中可观察控制模块中的反馈数据，不必分设备来进行。变电站技能系统的工作方式如图一，其中包含计量系统的输入输出原理。
二、数字化电能表校准项目及计量误差分析
1、数字化电能表校准项目
1.1准确度方面。互感器将信号出传输至合并单元后，会对信号做出同步处理，同时以另一种形式传入下以工作板块。使用状态下会有多种合并工作同时进行，此时要保障电能表测量的精准度。电能表作为计量设备所使用，接触到的点播信号可能会存在差异，每次转换前都要重新进行校准检验。合并模块传输的信号可能会出现缺失，在0.01%以内都属于正常状况，但电能表的准确度不能受到影响。当使用电压出现变化时，对计量系统的影响较大，作为系统中重要组成部分的电能表要与改变后的功率相同。1.2功能方面。首先要检测计量系统的最大功率是否超出被检测设备，避免电压突然升高后电能表损坏。其次是对其可识别信号的种类进行检验，要保障涵盖使用中的所有信号频率。在日常检验中，发现隐患后要及时维护，并将检修情况记录在使用报告中，对功能的校准可参照这部分报表进行，重点观察修复后功能的完善程度。校准阶段可改变流经电流的大小，同时增大或减小电压输出值，在此状态下观察表的使用情况，可帮助判断变频功能是否可用。
2、数字化电能表误差分析
数字化电能表在接收信号时很容易出现误差，及时校准工作全面开展，也不能完全避免误差的产生。下面将常见误差的类型进行总结，并简要分析成因，以避免此类现象再次发生。2.1高吞吐率下采样数据帧接收效率。当输送端口流经的电能突然增大时，电能表在短时间内并不能完全转变，接收时便会出现一部分数据帧丢失。计量过程中将缺少的部分显示为0，在此基础上开展后续计量最终结果便会出现误差。采样数据丢失造成的误差在使用中最为常见，受信息采集时间的影响严重，同时与电力系统的稳定性也相关。2.2电能计量算法误差。计量系统中的数字化电能表是累计计算的。接收信号不断堆加后，原本在规定范围内的细小误差也会随之累积，最终造成结果的失准。在对有用功进行计算时，常使用直接选点的方法，在计算公式中引入的测量数据经过运算最终结果并不能保障不存在误差。合并单元与功能模块的距离会使功率损耗增大，因此在使用运算公式时应代入消耗部分，将最终结果中含有的误差控制在合理范围内。2.3电能脉冲输出与实际电能累加存在差异。脉冲信号输出的频率与用电设备的运转情况相关，电能表使用过程中会受到电压变化的干扰，并不能完全达到额定值。信号在导线中传播速度极快，但仍会消耗少量时间，电能表示值的误差会随时间变换而增大。技术人员在对结果进行计算时很容易将这部分影响因素忽略，缺少对时间的计算，得出的结果并不能反应出计量系统的工作状况。在对误差产生原因进行分析时，可将不同时间的数值依次代入其中计算，找出时间误差的具体数值，并将引入误差后的数据再次计算，得出的结果更具有科学性。
三、数字式数字化电能表检验装置实现方案
1、检验装置整体实现方案
数字化电能表检验装置由数字化功率源、标准数字化电能表、光纤网络交换机、误差处理器、工控机组成。数字化功率源输出符合DL/T860.9协议帧格式数据报文通过光纤输出给光纤网络交换机，标准数字化电能表和数字化电能表分别接收光纤网络机发出的光纤信号，并对采样数据进行解析和计量。误差处理器分别接收来自标准数字化电能表的高频脉冲信号和来自数字化电能表的低频脉冲信号，根据高低频脉冲计数原理计算电能误差。
2、数字化功率源或标准数字化电能表实现方案
以数字化电能表检验装置现场校验仪（WHD-MTE02）为例，该装置可通过设置模式使其工作在数字化功率源或标准数字化电能表状态。参数管理采用配置文件方式，配置方便。字符输入采用虚拟软键盘方式，人机交互直观方便。误差处理模块实时计算当前测试电能与标准电能误差百分比并将结果保存至共享数据区。电参量计量模块计算每周波电压、电流、功率、功率因素、相位等参量。在FPGA中实现SPORT接口驱动、液晶驱动、按键接口、脉冲接口、DDS模块、DSP接口协议。其中DDS（直接数字频率合成）模块可实时生成最大32通道高精度正弦信号，其频率分辨率可达0.0001Hz。
小结
本文在介绍数字化电能表计量准确度及功能检测项目和分析数字化电能表误差产生原因的基础上，重点针对数字化电能表检验技术及标准数字化电能表量值溯源方法进行讨论，并给出基于数字化功率源和标准数字化电能表检验方法的检验装置设计方案。同时针对现场网络异常环境报文进行模拟，为数字化电能表的校准工作提供有力的技术支持。
（作者单位：黑龙江省电力科学研究院）
一、智能变电站计量系统
智能变电站应用数字化电能表来开展计量工作，详细记录运转过程中各项参数的变化。计量系统由众多元件组成，闭合状态下电路中流经电流后感应器工作，将设备中变化的电磁波信号捕捉，经过分析处理反馈至控制中枢。分析处理得到的数据可应用在电力系统功能转换阶段，将电站的输出电压调节至额定值，满足使用者的需求。电能表可将测量阶段线路中所有关于电能的变化详细记录，同时还具有计算功能，一段时间内电能的累计变化会显示在其中。数字化电能表采用自动化控制。整理到的数据通过传输设备反馈至信息采集系统，最终以报表的形式呈现出来。技术人员在对计量系统校准时要分步骤进行，先观察同步时钟的显示情况，由于数字化电能表与保护装置串联，接入控制单元，在校准过程中可观察控制模块中的反馈数据，不必分设备来进行。变电站技能系统的工作方式如图一，其中包含计量系统的输入输出原理。
二、数字化电能表校准项目及计量误差分析
1、数字化电能表校准项目
1.1准确度方面。互感器将信号出传输至合并单元后，会对信号做出同步处理，同时以另一种形式传入下以工作板块。使用状态下会有多种合并工作同时进行，此时要保障电能表测量的精准度。电能表作为计量设备所使用，接触到的点播信号可能会存在差异，每次转换前都要重新进行校准检验。合并模块传输的信号可能会出现缺失，在0.01%以内都属于正常状况，但电能表的准确度不能受到影响。当使用电压出现变化时，对计量系统的影响较大，作为系统中重要组成部分的电能表要与改变后的功率相同。1.2功能方面。首先要检测计量系统的最大功率是否超出被检测设备，避免电压突然升高后电能表损坏。其次是对其可识别信号的种类进行检验，要保障涵盖使用中的所有信号频率。在日常检验中，发现隐患后要及时维护，并将检修情况记录在使用报告中，对功能的校准可参照这部分报表进行，重点观察修复后功能的完善程度。校准阶段可改变流经电流的大小，同时增大或减小电压输出值，在此状态下观察表的使用情况，可帮助判断变频功能是否可用。
2、数字化电能表误差分析
数字化电能表在接收信号时很容易出现误差，及时校准工作全面开展，也不能完全避免误差的产生。下面将常见误差的类型进行总结，并简要分析成因，以避免此类现象再次发生。2.1高吞吐率下采样数据帧接收效率。当输送端口流经的电能突然增大时，电能表在短时间内并不能完全转变，接收时便会出现一部分数据帧丢失。计量过程中将缺少的部分显示为0，在此基础上开展后续计量最终结果便会出现误差。采样数据丢失造成的误差在使用中最为常见，受信息采集时间的影响严重，同时与电力系统的稳定性也相关。2.2电能计量算法误差。计量系统中的数字化电能表是累计计算的。接收信号不断堆加后，原本在规定范围内的细小误差也会随之累积，最终造成结果的失准。在对有用功进行计算时，常使用直接选点的方法，在计算公式中引入的测量数据经过运算最终结果并不能保障不存在误差。合并单元与功能模块的距离会使功率损耗增大，因此在使用运算公式时应代入消耗部分，将最终结果中含有的误差控制在合理范围内。2.3电能脉冲输出与实际电能累加存在差异。脉冲信号输出的频率与用电设备的运转情况相关，电能表使用过程中会受到电压变化的干扰，并不能完全达到额定值。信号在导线中传播速度极快，但仍会消耗少量时间，电能表示值的误差会随时间变换而增大。技术人员在对结果进行计算时很容易将这部分影响因素忽略，缺少对时间的计算，得出的结果并不能反应出计量系统的工作状况。在对误差产生原因进行分析时，可将不同时间的数值依次代入其中计算，找出时间误差的具体数值，并将引入误差后的数据再次计算，得出的结果更具有科学性。
三、数字式数字化电能表检验装置实现方案
1、检验装置整体实现方案
数字化电能表检验装置由数字化功率源、标准数字化电能表、光纤网络交换机、误差处理器、工控机组成。数字化功率源输出符合DL/T860.9协议帧格式数据报文通过光纤输出给光纤网络交换机，标准数字化电能表和数字化电能表分别接收光纤网络机发出的光纤信号，并对采样数据进行解析和计量。误差处理器分别接收来自标准数字化电能表的高频脉冲信号和来自数字化电能表的低频脉冲信号，根据高低频脉冲计数原理计算电能误差。
2、数字化功率源或标准数字化电能表实现方案
以数字化电能表检验装置现场校验仪（WHD-MTE02）为例，该装置可通过设置模式使其工作在数字化功率源或标准数字化电能表状态。参数管理采用配置文件方式，配置方便。字符输入采用虚拟软键盘方式，人机交互直观方便。误差处理模块实时计算当前测试电能与标准电能误差百分比并将结果保存至共享数据区。电参量计量模块计算每周波电压、电流、功率、功率因素、相位等参量。在FPGA中实现SPORT接口驱动、液晶驱动、按键接口、脉冲接口、DDS模块、DSP接口协议。其中DDS（直接数字频率合成）模块可实时生成最大32通道高精度正弦信号，其频率分辨率可达0.0001Hz。
小结
本文在介绍数字化电能表计量准确度及功能检测项目和分析数字化电能表误差产生原因的基础上，重点针对数字化电能表检验技术及标准数字化电能表量值溯源方法进行讨论，并给出基于数字化功率源和标准数字化电能表检验方法的检验装置设计方案。同时针对现场网络异常环境报文进行模拟，为数字化电能表的校准工作提供有力的技术支持。
（作者单位：黑龙江省电力科学研究院）