電子式互感器及智能電能表校驗技術研究

李欣，濮克冰

（江西科晨高新技術發展有限公司，江西 南昌 330096）

電子式互感器及智能電能表校驗技術研究

李欣，濮克冰

（江西科晨高新技術發展有限公司，江西 南昌 330096）

隨著我國通信技術的發展，供電企業數字化變電站也在不斷進步，電子式互感器以及智能電表在數字化變電站中對智能電網的建設起到關鍵作用，成為供電企業所關注的重點之一。因此，電子式互感器與智能電表的應用、在線校驗與實時監測的水平與質量直接決定了電網能否安全運行。

電子式互感器；智能電表；校驗技術

隨著計算機技術在我國的日益普及，通信技術和計算機應用水平也在不斷提高。數字化變電站自動化技術也在不斷發展。目前，數字化變電站的技術比較成熟，在很多試點推進操作。近年來，由于變電站的形式逐漸轉為無人值守并不斷推廣，數字化變電站正面臨著更大的挑戰。

傳統的電子式互感器或電能表存在較多缺陷，因此，電子式互感器與智能電表的研究工作在我國逐漸展開。二者在我國數字化變電站的推廣中一方面推進了我國數字化變電站的發展，另一方面，電子式互感器及智能電表的校驗技術也需要不斷提高。這就要求不僅需要對二者相應性能充分了解，更要結合經驗不斷創新，保證整個系統安全、穩定運行。

1 電子式互感器

電子式互感器是一種裝置，由連接到傳輸系統和二次轉換器的一個或多個電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護或控制裝置。在數字接口的情況下，一組電子式互感器共用一臺合并單元完成此功能。

傳統的電磁式互感器以及電流互感器均存在運行缺陷，如絕緣問題與電磁干擾問題中的磁飽和問題。此外，無論是造價還是體積二者均存在著不同程度的問題。隨著我國電力事業的發展，行業要求提升很快，電力系統的容量與傳輸量級不斷增加，種種因素使得這些問題愈發凸顯。顯然，以往的互感器已無法滿足行業發展。而電子式互感器絕緣性能優良，絕緣結構簡單；造價低，且隨著電壓等級的升高，其造價優勢愈加明顯；在不含鐵芯的電子式互感器中，成功消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題；由于電子式互感器的高壓側與低壓側只存在光纖聯系，其抗磁性能較好。

1.1 電子式互感器校驗系統原理

傳統的互感器校驗系統一般采用電路平衡調節的方式，過程過于繁瑣，這就在校驗時間上增加了成本。電子式互感器的校驗方法與傳統互感器完全不同，現階段最常見的方法是數字校驗法。此法需要借助數據采集裝置，將標準電磁式互感器與待測電子式互感器的信號錄入計算機中加以軟件分析，整體校驗過程相對簡單。

1.2 電子式互感器校驗技術

電子式互感器的校驗方式分為離線式校驗與在線校驗兩種。離線校驗由于其校驗過程導致現場校驗效率降低，因此，在線校驗的效率的優越性明顯。在線校驗的過程首先需要對電子互感器加以了解和考慮，掌握電子互感器的運行方式、性能、特點。其次，建立信號采集、對比與傳輸通道，從而建立起內部電子式互感器信息校驗平臺。通過平臺，可將已采集到的數據進行高精度在線校驗，最后得出誤差值。

以電子式電流互感器為例，其在線校驗技術有以下三個方面。首先，在線校驗需帶電操作，這一特征是在線校驗技術的基礎。通常來說，電子式電流互感器在校驗過程中，需要持續電流供應，一般使用高電壓的電氣設備作為供電系統。此時，校驗人員需要注意自身人身安全，操作工具、衣物材料、等電位工具均必須采用絕緣材料，操作過程必須根據規范，不得違規操作，以免發生意外。

其次，在線校驗采用高精度數據處理算法。在電子式互感器校驗過程中，數據處理算法運行質量將直接決定最終校驗的結果，其主要作用是計算所測電力系統的信號參數，并確定誤差范圍。在線校驗技術之所以能夠大幅度提高數據的精確性，是因為在線校驗技術的測試環境發生更改。離線校驗采用傅立葉校驗方法，其缺陷是當某些干擾因素（如大范圍信號波動）出現時，適應能力和相應處理能力較差；電子式互感器在線校驗所采用的是信號處理方式，這很大程度上提高了信息處理的抗干擾能力，在數據處理的準確性上得到了保障。

最后，在線校驗技術采用搞準度電流傳感頭，這又是一區別于離線校驗的明顯特征，也是在線校驗的優越性所在。由于在線校驗的校驗環境是在帶電的情況下，因此對電流傳感頭的精確度也有著很高的要求。目前，行業中鉗形結構電流傳感頭被普遍認為最適于在線校驗的要求。

2 智能電表

圖1 全球智能電表出貨量

如圖1所示，全球智能電表出貨量逐年上升，表明全球智能電表的覆蓋率越來越高，越來越融入人們的生活。因此，智能電表的檢修技術必須得以重視。

2.1 智能電表的構成與工作原理

智能電表有著計量、存儲、顯示、通訊等功能。這些功能的實現就需要依賴智能電表的構成元件：電流互感、電壓分壓及計量芯片實現電表計量；顯示部分由LCD或LED液晶驅動芯片負責；信息儲存功能則是由E2PROM等元件共同實現；載波等模塊負責實現智能電表的通訊功能。以上所有元件均統一受CPU控制，CPU負責協調各部分的工作。此外，智能電表還有軟件部分，以此實現用戶所規定的功能。

智能電表在工作時，對電源電壓和用電點電流進行取樣與計算，及時進行記錄電壓、電流數據以及二者的相位關系，再對一系列數據進行處理得出結果。這一過程是由智能電表內部微處理器完成。一般來說，分別運用分壓電阻或電壓互感器與分流器或電流互感器將電壓、電流信號轉變為可用于電子測量的小信號，利用專用電能測量芯片將處理后的電壓、電流信號進行模擬或數字乘法，并對電能進行累計，最后輸出頻率與電能成正比的脈沖信號。

2.2 智能電表的校驗技術

（1）報警代碼的校驗。智能電表在實踐過程中，其報警代碼已經可以通過顯示屏及時顯現，但不同型號的智能電表的報警代碼的規定與呈現存在差異。在實際校驗過程中，查看報警代碼這一環節卻往往被省略。但是，就安全角度考慮，報警代碼應當首先被查看。此外，由于報警代碼與智能電表的型號相關聯，校驗人員應當熟悉每一種型號的報警代碼以及其所對應的涵義，并在智能電表的發展中不斷更新。如此才能保證智能電表的安全隱患得以順利排除。

（2）電池電壓的校驗。電池是智能電表不可或缺的元件之一，其主要作用是在外部電源停電時，其保證整個電表時鐘正常運行。但電池本身存在容量限制，元件自身也會耗電，因此，電池電壓不足導致時鐘顯示錯誤的情況在所難免。因此，在進行校驗時，智能電表的電池也是必須要檢查的 ，此外還要對智能電表的時鐘的準確性加以檢查。

（3）電量的校驗。在實際工作中，有時會出現智能電表在累計、存儲停電數據轉儲過程中，組合電量、正向電量與反向電量不一致的情況，這往往是由于程序設計上的失誤。在實際生活中，有時會出現紅外掌機抄讀電量與液晶顯示電量不符的情況，這是由于紅外掌機抄讀的電量與液晶顯示的電量在實質上并非是一個電量，二者分別記錄正向電量與組合電量。一般電量計價時所采用的標準是紅外掌機抄讀的電量，但由于二者的差異便會引起糾紛。因此，在校驗中需對二者電量進行對比，檢查是否有差異。

3 結語

隨著我國通信技術的發展，電子式互感器以及智能電表在數字化變電站中的廣泛運用。由于其對智能電網的建設的重大作用，為保證電網安全運行，電力系統穩定發展，電子式互感器與智能電表的校驗技術成為供電企業關注的重點技術。本文簡要闡述了電子式互感器與智能電表相關校驗技術，以期對未來校驗過程有所助益。

[1]邵國慶，張豪，王崇林，馮巖，孔華東.數字化變電站中電能計量及校驗技術研究[J].電力需求側管理，2012.

TM45

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1671-0711（2017）07（上）-0073-02