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摘 要：文章对数字化电能表检定进行概述，分析数字信号源及数字标准表法、标准数字功率源法、模拟式标准源及模拟式标准表法。
关键词：数字化电能表；检定方法；数字信号源；电能表
引言
数字电能表是一种适用于数字变电站的专用电能表，它运用光学和电子学原理进行电能测量，具有比传统表计更高的准确度和稳定度，是一种很有发展前途的电能计量装置。目前，国家计量检定系统和检定规程正处于建设中，数字电量电能计量装置还没有成熟的检定装置和标准的检定方法。而数字电能表应用日益广泛，对其配备相应准确度等级的室内检定标准装置，并参考现行规程开展检定工作成为必然。数字电能计量装置理论上具备很高的计量准确度，但其测量结果的可靠性和稳定性尚待验证，因此有必要对测量结果的不确定度进行评定。
1、数字化电能表检定概述
数字电能表与传统电能表的主要区别在于输人信号类型。传统电能表输人的是模拟电压/电流量，与互感器存在二次连接；数字电能表输人的是以太网类型的数据帧，与互感器不存在电气连接，采用光纤传输，理论上没有有功电能误差（但实际存在）。二者在檢定上均可采用标准表法。可根据设置参数产生并输出符合IEC 61850协议标准的数据帧。检定装置通过光纤传输数据以供被检表使用，传输数据为模拟标准功率表经数字抽样对应产生的电压/电流值；被检表通过RS-485输出检定脉冲和标准表相联，并采用比较法实现被检电能表误差判定。
2、 数字化电能表检定方法
2. 1数字信号源及数字标准表法
数字信号源及数字标准表检定法如图1所示，该方法是提供一个标准的数字化电能表，向标准数字表和被测数字表输人相同的量，然后直接比对电能计算的结果。这种方法把标准数字表和被测数字表放在完全对等的位置上，没有其他环节误差的引人，清晰明了。根据功率源的不同，可以分成纯数字功率源和实际功率源两种模式。采用纯数字功率源的方法省去了模拟功率源和A/D采样的环节，直接通过数字功率源产生标准的数字电流/电压信号，输出的数字信号是遵循DL/T 860. 91或DL/T 860. 92协议的采样值数据帧，并且该数据帧所代表的电压、电流信号的幅值和相位可以根据实际的要求设置。它的好处是信号输出纯数字，实现简单，成本低；它的不足是数字功率源是周期性的计算结果，无法真正模拟实际信号在采样过程中产生的各种不确定性，因此无法模拟真正电能产生的过程和机理，无法对数字电能表性能进行真实的评估。同时，该方法的标准数字表本身的溯源也是一个问题。
2. 2标准数字功率源法
标准数字功率源检定法如图2所示，在该方法中，标准数字功率源输出的信号是遵循IEC61850-9-1 /2 （LE）协议的采样值数据帧，并且该数据帧所代表的电压、电流信号的幅值和相位也可以根据实际的要求进行设置。根据配置的参数可以得到理论电能值，与被测表输出的电能值比较，就可以得到被检表的误差。该检定方法的特点在于结构进一步简化，没有了标准数字表。标准数字功率源输出的采样值是理论计算而来的，应该是绝对精确的。但为了符合国家相关法规规定，数字功率源也应该向上溯源。但数字功率源并没有标准器具与之比对。所以，该检定方法中，数字功率源本身是否需要量值溯源和怎么溯源，是一个需要研究的问题。
图2标准数字功率源法测试图
2. 3模拟式标准源及模拟式标准表法
模拟式标准源及模拟式标准表检定法如图3所示。
由于模拟电能表的溯源体系相当完善，把数字电能表直接向模拟标准表溯源是一个很直接的方式。但两者的输人形式不同，需要在两者之间加人一个转换模块。在该检定方法中，模拟信号源输出测试所需要的电压、电流信号，模拟标准表则是直接测量模拟信号源输出的电压、电流信号，来计算得到电能，而数字表之前加人了信号调理和高精度A/D转换设备、协议组包设备和网络设备等环节，将模拟信号源输出的信号转换为遵循DL/T860. 91或DL/T860. 92协议的采样值数据帧，协议帧经过网络设备使模拟信号源的电压/电流模拟量能最终输人到数字电能表中，并计算电能量。此方法的一个优点是其信号是传统的模拟信号传变而来，可以做传统的各种影响量试验。
该检定方法形式直接，实现了与模拟标准表的直接比对，但最终测得的误差结果实际上是被测电能表与它之前所有模块的整体误差。因此，该方法要求信号调理和A/D转换设备要有很高的精度，协议组包设备和网络设备不会产生误码和丢包等附加误差。所以，要使该检定方法实用化，还需要对信号调理和A/D转换的精度进行检定，对协议组包设备和网络设备的性能也要保证。
3总结
数字化电能表的上述三种校验方法都得到了业界的认可，但是其实现方式还没有一致的规定，部分还停留在概念层面，虽然部分装置已经由生产厂商研发出来，但其还仅仅停留在试用阶段，同时装置的技术指标还没有相应的标准可以依据，这些都需要进行深人的研究分析，完善测试方法，并规定其技术指标。因此，研发技术原理明确，技术参数可靠的检测方法和检测设备，并逐步建立其量值溯源体系，是实现数字化电能表实用化及大规模推广的关键因素，今后需要加强这方面研究。
参考文献
[1] 冯小丽，李盼，李旭东，等数字化电能表在数字化变电站中的应用[J].电子设计工程，2012，20（7）；111-113.
[2] 黄洪涛.数字式电能表溯源研究[D].中国计量科学研究院博士后研究报告.2012. 8.
[3] 施昌彦，宣安东.实用测量不确定度评定及案例[M].北京：中国计量出版社，2007.
关键词：数字化电能表；检定方法；数字信号源；电能表
引言
数字电能表是一种适用于数字变电站的专用电能表，它运用光学和电子学原理进行电能测量，具有比传统表计更高的准确度和稳定度，是一种很有发展前途的电能计量装置。目前，国家计量检定系统和检定规程正处于建设中，数字电量电能计量装置还没有成熟的检定装置和标准的检定方法。而数字电能表应用日益广泛，对其配备相应准确度等级的室内检定标准装置，并参考现行规程开展检定工作成为必然。数字电能计量装置理论上具备很高的计量准确度，但其测量结果的可靠性和稳定性尚待验证，因此有必要对测量结果的不确定度进行评定。
1、数字化电能表检定概述
数字电能表与传统电能表的主要区别在于输人信号类型。传统电能表输人的是模拟电压/电流量，与互感器存在二次连接；数字电能表输人的是以太网类型的数据帧，与互感器不存在电气连接，采用光纤传输，理论上没有有功电能误差（但实际存在）。二者在檢定上均可采用标准表法。可根据设置参数产生并输出符合IEC 61850协议标准的数据帧。检定装置通过光纤传输数据以供被检表使用，传输数据为模拟标准功率表经数字抽样对应产生的电压/电流值；被检表通过RS-485输出检定脉冲和标准表相联，并采用比较法实现被检电能表误差判定。
2、 数字化电能表检定方法
2. 1数字信号源及数字标准表法
数字信号源及数字标准表检定法如图1所示，该方法是提供一个标准的数字化电能表，向标准数字表和被测数字表输人相同的量，然后直接比对电能计算的结果。这种方法把标准数字表和被测数字表放在完全对等的位置上，没有其他环节误差的引人，清晰明了。根据功率源的不同，可以分成纯数字功率源和实际功率源两种模式。采用纯数字功率源的方法省去了模拟功率源和A/D采样的环节，直接通过数字功率源产生标准的数字电流/电压信号，输出的数字信号是遵循DL/T 860. 91或DL/T 860. 92协议的采样值数据帧，并且该数据帧所代表的电压、电流信号的幅值和相位可以根据实际的要求设置。它的好处是信号输出纯数字，实现简单，成本低；它的不足是数字功率源是周期性的计算结果，无法真正模拟实际信号在采样过程中产生的各种不确定性，因此无法模拟真正电能产生的过程和机理，无法对数字电能表性能进行真实的评估。同时，该方法的标准数字表本身的溯源也是一个问题。
2. 2标准数字功率源法
标准数字功率源检定法如图2所示，在该方法中，标准数字功率源输出的信号是遵循IEC61850-9-1 /2 （LE）协议的采样值数据帧，并且该数据帧所代表的电压、电流信号的幅值和相位也可以根据实际的要求进行设置。根据配置的参数可以得到理论电能值，与被测表输出的电能值比较，就可以得到被检表的误差。该检定方法的特点在于结构进一步简化，没有了标准数字表。标准数字功率源输出的采样值是理论计算而来的，应该是绝对精确的。但为了符合国家相关法规规定，数字功率源也应该向上溯源。但数字功率源并没有标准器具与之比对。所以，该检定方法中，数字功率源本身是否需要量值溯源和怎么溯源，是一个需要研究的问题。
图2标准数字功率源法测试图
2. 3模拟式标准源及模拟式标准表法
模拟式标准源及模拟式标准表检定法如图3所示。
由于模拟电能表的溯源体系相当完善，把数字电能表直接向模拟标准表溯源是一个很直接的方式。但两者的输人形式不同，需要在两者之间加人一个转换模块。在该检定方法中，模拟信号源输出测试所需要的电压、电流信号，模拟标准表则是直接测量模拟信号源输出的电压、电流信号，来计算得到电能，而数字表之前加人了信号调理和高精度A/D转换设备、协议组包设备和网络设备等环节，将模拟信号源输出的信号转换为遵循DL/T860. 91或DL/T860. 92协议的采样值数据帧，协议帧经过网络设备使模拟信号源的电压/电流模拟量能最终输人到数字电能表中，并计算电能量。此方法的一个优点是其信号是传统的模拟信号传变而来，可以做传统的各种影响量试验。
该检定方法形式直接，实现了与模拟标准表的直接比对，但最终测得的误差结果实际上是被测电能表与它之前所有模块的整体误差。因此，该方法要求信号调理和A/D转换设备要有很高的精度，协议组包设备和网络设备不会产生误码和丢包等附加误差。所以，要使该检定方法实用化，还需要对信号调理和A/D转换的精度进行检定，对协议组包设备和网络设备的性能也要保证。
3总结
数字化电能表的上述三种校验方法都得到了业界的认可，但是其实现方式还没有一致的规定，部分还停留在概念层面，虽然部分装置已经由生产厂商研发出来，但其还仅仅停留在试用阶段，同时装置的技术指标还没有相应的标准可以依据，这些都需要进行深人的研究分析，完善测试方法，并规定其技术指标。因此，研发技术原理明确，技术参数可靠的检测方法和检测设备，并逐步建立其量值溯源体系，是实现数字化电能表实用化及大规模推广的关键因素，今后需要加强这方面研究。
参考文献
[1] 冯小丽，李盼，李旭东，等数字化电能表在数字化变电站中的应用[J].电子设计工程，2012，20（7）；111-113.
[2] 黄洪涛.数字式电能表溯源研究[D].中国计量科学研究院博士后研究报告.2012. 8.
[3] 施昌彦，宣安东.实用测量不确定度评定及案例[M].北京：中国计量出版社，2007.