今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种数字化电能表现场校验方法及装置。该专利由国家电网公司申请，并于2018年2月9日获得授权公告。
内容说明
本发明属于数字化电能计量设备检测和校验领域，特别是一种数字化电能表现场校验方法及装置。
发明背景
随着国家对基于IEC61850规约数字化智能变电站投入不断加大，数字化电能表应用逐渐广泛。相较传统的电能表，数字化电能表具有误差小、抗干扰性强、稳定度，由于数字化电能表校验标准及溯源方案还未完善，以及实验室无法准确模拟现场复杂工况，现场超差一直无法在实验室环境复现，超差原因也无法下以定论。数字化电能表用于贸易结算的目标任重而道远。
数字化电能表现有现场校验方法仍有不少问题以待改进：现场环境的线下校验方法，需要数字化电能表停运后外加标准源进行校验，这种校验方式操作复杂，并且由于标准源并不能完全还原现场频率波动、谐波、暂态状况、输入噪声等复杂工况，很难对数字化电能表在现场工况下计量性能进行准确评估；现场环境的通常在线校验方法，校验时需要距离较远的合并单元或电子式互感器引入电压电流采样值数据，接线距离远，校验复杂，易受现场恶劣气候、电磁环境影响，甚至会因为接线停止计量，造成计量损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字化电能表现场校验方法及装置，可在现场数字化电能表不停运情况下，实现对其在现场复杂工况下计量误差进行准确检测。
图为本发明的校验方法示意图
本发明所采取的技术方案为：一种数字化电能表现场校验方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1，使用多模光纤，一端连接被校数字化电能表的采样值数据转发接口，另一端连接DSP标准数字化电能表的数据接收光接口，将采样值数据引入DSP标准数字化电能表；S2，使用双股导线，将被校数字化电能表的电能脉冲输出端口、接地端口与FPGA脉冲采集校验仪的常规接口和备用接口相连，FPGA脉冲采集校验仪接收被校数字化电能表的低频脉冲；S3，DSP标准数字化电能表计算标准电能，FPGA脉冲采集校验仪计算被校数字化电能表的电能计量误差并输出。
所述DSP标准数字化电能表计算标准电能的方法步骤如下：(1)DSP标准数字化电能表光电转换器通过光纤接收现场被校数字化电能表转接自前一级合并单元的IEC61850-9-2协议数据，对其解析并还原实际的采样值数据，存储并发往DSP芯片，(2)DSP标准数字化电能表的DSP芯片接收实际的采样值数据，利用三阶拉格朗日插值算法对采样值数据进行重采样，采样值数据重采样后，采用点积和算法，将三相采样值数据转换为累加电能量，当累加电能量高于预设电能阈值，DSP芯片向GPIO接口发出脉冲产生信号；(3)DSP标准数字化电能表的DSP芯片首先根据采样值数据重采样的频率，使用高速时钟计时模块对合并单元或电子式互感器原采样间隔进行分频；分频后的每个小的间隔内进行电能脉冲输出。
FPGA脉冲采集校验仪计算被测表的电能计量误差的步骤如下；FPGA脉冲采集校验仪以低频脉冲作为触发标准，根据被校数字化电能表的准确度等级，选择一个校验时序内需采集的低频脉冲个数，记录该数量低频脉冲时间内，高频脉冲的个数，FPGA芯片根据被校数字化电能表和DSP标准数字化电能表的脉冲常数，分析采集到的脉冲所对应的电能值及并计算电能计量误差。
所述步骤(2)中累加电能量的实施方法为：DSP芯片首先对最近的若干个电压、电流采样值进行存储，当收到当前时间点采样值数据后，结合最近的四个采样点数据，使用三阶拉格朗日插值算法，以每1/4个采样间隔为基准进行采样点插值，最后以实际的采样点和插值得的采样点相结合，每接收一个IEC61850-9-2协议数据，将获得4个采样点数据，通过采样值乘以采样时间1/4个采样间隔得瞬时的电能值大小，使用逐点累计的方法将瞬时电能值计入累计电能池中。
本发明所取得的积极效果为：本发明检测的信号为从被校数字电能直接引出的低频脉冲和接收IEC61850-9-2协议数据，接线简单，可以实现对现场数字化电能表计量误差不停运检定。
本发明不需要外接标准源，直接使用现场工况对数字化电能表进行校验，能够检测现场的数字化电能表工作在频率波动、谐波、输入噪声等复杂工况下电能计量准确度。
本发明通过高速实时DSP系统来确保IEC61850-9-2协议抓包的实时性，可以快速接受、解析9-1/9-2/9-2(LE)协议数据包，并通过智能解包算法对数据帧的特殊标志位进行解析，以对无效、丢包、错序等各种情况作出正确反应。标准电能计量真实还原现场一次侧工况。
本发明拉格朗日插值细化+点积和的算法以及高精度时间分频算法保证了实际电能工况变化、采样时间、电能脉冲三者间的严格同步。确保标准电能计算、输出的实时性和准确性。
本发明使用特定的脉冲采集方法，并使用FPGA并行系统进行脉冲采集校验，电能脉冲校验总系统误差小于两个高频脉冲，能够快速、高精度的检测出被校数字化电能表的计量误差。与此同时，该校验方法也可以进行长时间不间断检测，实时监控现场数字化电能表的电能计量状态。
