今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種數字化電能表現場校驗方法及裝置。該專利由國家電網公司申請，并于2018年2月9日獲得授權公告。
內容說明
本發明屬于數字化電能計量設備檢測和校驗領域，特別是一種數字化電能表現場校驗方法及裝置。
發明背景
隨著國家對基于IEC61850規約數字化智能變電站投入不斷加大，數字化電能表應用逐漸廣泛。相較傳統的電能表，數字化電能表具有誤差小、抗干擾性強、穩定度，由于數字化電能表校驗標準及溯源方案還未完善，以及實驗室無法準確模擬現場復雜工況，現場超差一直無法在實驗室環境復現，超差原因也無法下以定論。數字化電能表用于貿易結算的目標任重而道遠。
數字化電能表現有現場校驗方法仍有不少問題以待改進：現場環境的線下校驗方法，需要數字化電能表停運后外加標準源進行校驗，這種校驗方式操作復雜，并且由于標準源并不能完全還原現場頻率波動、諧波、暫態狀況、輸入噪聲等復雜工況，很難對數字化電能表在現場工況下計量性能進行準確評估；現場環境的通常在線校驗方法，校驗時需要距離較遠的合并單元或電子式互感器引入電壓電流采樣值數據，接線距離遠，校驗復雜，易受現場惡劣氣候、電磁環境影響，甚至會因為接線停止計量，造成計量損失。
發明內容
本發明的目的在于提供一種數字化電能表現場校驗方法及裝置，可在現場數字化電能表不停運情況下，實現對其在現場復雜工況下計量誤差進行準確檢測。
圖為本發明的校驗方法示意圖
本發明所采取的技術方案為：一種數字化電能表現場校驗方法，其特征在于，包括以下具體步驟：S1，使用多模光纖，一端連接被校數字化電能表的采樣值數據轉發接口，另一端連接DSP標準數字化電能表的數據接收光接口，將采樣值數據引入DSP標準數字化電能表；S2，使用雙股導線，將被校數字化電能表的電能脈沖輸出端口、接地端口與FPGA脈沖采集校驗儀的常規接口和備用接口相連，FPGA脈沖采集校驗儀接收被校數字化電能表的低頻脈沖；S3，DSP標準數字化電能表計算標準電能，FPGA脈沖采集校驗儀計算被校數字化電能表的電能計量誤差并輸出。
所述DSP標準數字化電能表計算標準電能的方法步驟如下：(1)DSP標準數字化電能表光電轉換器通過光纖接收現場被校數字化電能表轉接自前一級合并單元的IEC61850-9-2協議數據，對其解析并還原實際的采樣值數據，存儲并發往DSP芯片，(2)DSP標準數字化電能表的DSP芯片接收實際的采樣值數據，利用三階拉格朗日插值算法對采樣值數據進行重采樣，采樣值數據重采樣后，采用點積和算法，將三相采樣值數據轉換為累加電能量，當累加電能量高于預設電能閾值，DSP芯片向GPIO接口發出脈沖產生信號；(3)DSP標準數字化電能表的DSP芯片首先根據采樣值數據重采樣的頻率，使用高速時鐘計時模塊對合并單元或電子式互感器原采樣間隔進行分頻；分頻后的每個小的間隔內進行電能脈沖輸出。
FPGA脈沖采集校驗儀計算被測表的電能計量誤差的步驟如下；FPGA脈沖采集校驗儀以低頻脈沖作為觸發標準，根據被校數字化電能表的準確度等級，選擇一個校驗時序內需采集的低頻脈沖個數，記錄該數量低頻脈沖時間內，高頻脈沖的個數，FPGA芯片根據被校數字化電能表和DSP標準數字化電能表的脈沖常數，分析采集到的脈沖所對應的電能值及并計算電能計量誤差。
所述步驟(2)中累加電能量的實施方法為：DSP芯片首先對最近的若干個電壓、電流采樣值進行存儲，當收到當前時間點采樣值數據后，結合最近的四個采樣點數據，使用三階拉格朗日插值算法，以每1/4個采樣間隔為基準進行采樣點插值，最后以實際的采樣點和插值得的采樣點相結合，每接收一個IEC61850-9-2協議數據，將獲得4個采樣點數據，通過采樣值乘以采樣時間1/4個采樣間隔得瞬時的電能值大小，使用逐點累計的方法將瞬時電能值計入累計電能池中。
本發明所取得的積極效果為：本發明檢測的信號為從被校數字電能直接引出的低頻脈沖和接收IEC61850-9-2協議數據，接線簡單，可以實現對現場數字化電能表計量誤差不停運檢定。
本發明不需要外接標準源，直接使用現場工況對數字化電能表進行校驗，能夠檢測現場的數字化電能表工作在頻率波動、諧波、輸入噪聲等復雜工況下電能計量準確度。
本發明通過高速實時DSP系統來確保IEC61850-9-2協議抓包的實時性，可以快速接受、解析9-1/9-2/9-2(LE)協議數據包，并通過智能解包算法對數據幀的特殊標志位進行解析，以對無效、丟包、錯序等各種情況作出正確反應。標準電能計量真實還原現場一次側工況。
本發明拉格朗日插值細化+點積和的算法以及高精度時間分頻算法保證了實際電能工況變化、采樣時間、電能脈沖三者間的嚴格同步。確保標準電能計算、輸出的實時性和準確性。
本發明使用特定的脈沖采集方法，并使用FPGA并行系統進行脈沖采集校驗，電能脈沖校驗總系統誤差小于兩個高頻脈沖，能夠快速、高精度的檢測出被校數字化電能表的計量誤差。與此同時，該校驗方法也可以進行長時間不間斷檢測，實時監控現場數字化電能表的電能計量狀態。
