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摘要：随着数字化变电站应用的普及，电力信息数据处理都能实现数字化处理，以往的老式电能表已不能满足现代化变电站发展的需要，取而代之的则是光电式电能表，这种电能表完全能接收到变电站下发的信号，并能自动处理，使电能测量和记录更加精确。文章对数字化变电站进行了简单概述，分析了数字化变电站中电能计量误差，探讨了数字化变电站电能计量技术的应用要点。
关键词：数字化；变电站；光电式电能表
引言
在数字化变电站的电能计量装置应用中，互感器与电能表是两个重要的组成部分。其工作原理是电子式互感器按照一定的比例关系将输电线路上的高电压或大电流变为的标准的数字电信号通过光纤通道传输到光电式电能表进行数据处理并储存。数字化计量装置解决了传统计量装置中高压互感器普遍存在体积大、重量重、造价高、运输与安装困难、频带窄、易饱和及电能表存在误差等问题。随着光电子技术的发展，数字化计量装置将得到广泛应用。本文中讨论的数字化变电站中应用的电能计量装置主要采用电子式互感器与光电式电能表来实现数字化变电站的电能计量工作，效果明显，值得推广使用。
一、数字化变电站概述
数字化变电站是指变电站内一次电气设备和二次电子装置均实现数字化通信，并具有全站统一的数据模型和数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置之间信息共享和互操作的现代化变电站。按照物理结构对数字化变电站进行划分，分为智能化一次设备和网络化二次设备。按照逻辑结构可以划分为站控层、间隔层、和过程层，各层之间通过高速网络进行有效的连接。
数字化变电站主要核心技术主要体现在电子式互感器以及IEC61850标准的应用上。电子式互感器的应用是数字化变电站发展的核心与基础，任何形式的数字化变电站都离不开互感器的数字化。与传统的电磁式电流互感器相比，电子式互感器没有绝缘油，不会有安全隐患；没有铁芯，没有铁磁共振、磁滞效应及没有磁饱和现象；测量带宽和精度高；体积小、重量轻、运行时没有噪音，高电压等级时性价比好；二次系统没有电流，不存在TA开路、TV短路的问题，数字化通信，可以通过网络实时监测互感器工作状态。这些优点为传统的变电站带来了变革性影响。
二、数字电能计量表误差分析
数字电能计量系统中所采集的数值的传输都是通过光纤完成的，并且在形式上都为数字量，在这一点上相对传统的电能计量系统来说，未对系统中的电压和电流进行二次线路模拟，因此电能系统的数据在线路传输过程中并不会出现误差。与此同时，数字电能表如果被安装终端，其在变电站运行过程中的主要功能是接收输出信号帧，并对其进行合并，输入的具体信号为通过数字量的形式表示，因此在具体操作过程中不会受到温度等外界因素的影响，因此与传统的电子式电能表相比，误差较小。
电子式互感器在运行过程中将数据输出给计量设备后，利用光纤所传输的数据是通过数字量的方式完成的，数字化电能表对电能量和电参量的计算都是通过信号帧值直接完成的，因此在具体计算过程中不存在误差。处于相同等级的传统互感器在运行过程中，因为输出的模拟电压和电量信号在传送到电能表前都需要通过电缆线路，在这个过程中由于存在二次传输存在电压损耗，因此会导致电能计量系统误差加大，传统电能表内部器件的准确度有限，因此，具体运行过程中势必会存在误差，并且通过实际的统计可以发现，误差大小与电流/电压互感器误差值十分接近。由此不难看出，在同等级情况下，数字电能表与传统电能表相比，计量误差更小，更加能够满足计量系统的工作需求。
数字电能计量系统中利用数字化电能表及电子式互感器代替传统的电能表和互感器，因此两者在具体比较过程中存在较大差异性。
三、数字化变电站电能计量技术的应用要点
1、对电能表设计要求
在数字化变电站电能计量过程中，对计量仪表功能设计是关系到数字化变电站电能计量准确性的关键。从当前数字化变电站的电能表的设定来看，主要应包括电能表的功能设定、电能表的元器件选择、电能表的芯片处理协议以及电能表的工作协议和数据接口协议，只有设置好这些参数，才能保证数字化变电站正常工作。数字化变电站电能表设计时，主要采用光电式电能表，以提高数据信息采集技术。光电式电能表在接收到光纤以太网传送的数字化电流电压信号后，实时运算和处理CPU系统对该数据进行处理，处理后产生的各类数据实时存入FRAM（铁电存储器）并通过液晶显示接口进行动态显示，通过RS485串口送往后台系统并接收后台发送的指令。根据有功电度和无功电度产生的脉冲输出用于电能表校验或电量的采集。光电式电能表具有分时计量、最大需量、月统计电量、实时测量、监控、负荷曲线记录、脉冲输出与通信接口等功能。完全具备了电子式多功能电能表的功能。所以除了数据采集系统外，两种电表的区别并不大，因此不能对传统的电表全部废弃，要通过相应的技术改造来实现电表的继承性发展。
2、对电能计量准确度的要求
在准确度的侧重点上，数字化变电站的电能计量系统与传统计量系统不同。经过长时间的研究和实践得知，传统变电站计量系统中功能电能表误差较高的主要原因是：二次传输回路的故障次数多，互感器复杂。数字化变电站对于这些缺点进行了一定程度的改进，它采用光纤传输，应用电子式互感器，减少了由于二次传输回路复杂造成的准确度低的机率。数字化变电站的数字式电流电压互感器与光电式电能表的接口在物理和链路层上采用了IEC61850推荐的高速光纤以太网，减少了传统二次回路的各种损耗，具有传输数据快，抗干扰能力强，接线简洁等特点。由光电式电能表和数字式光电电流电压互感器构成的测量系统，电能表在电量计算的过程中理论上不产生误差。测量系统的误差由数字式光电电流电压互感器决定。电子式互感器的测量精度能够满足电能计量装置技术管理规程要求，它的使用可以大大减少了电能计量装置的测量误差，从而提高了计量装置的精度。
3、对电能计量检定系统的要求
传统变电站计量系统的检定方法经过一段时间的发展，已经初步完善。互感器检定和电能表检定，在发展的过程中应用较为广泛。传统的计量检定方法有通过现场检定方法和实验室检定方法两种检定方式行，通常情况下，采用的是现场检定方法。现场检定方法是通过测电能表发送的脉冲对电能表精度进行检定；实验室检定方法是通过对电能发送的脉冲进行详细的分析和整理，经过对比来检定电能表的精度。对于数字化变电站而言，电能计量检定系统的设计是关系到数字化变电站工作效率的关键，对数字化变电站的工作和电能检测有着重要的影响。
基于这一认识，我们只有做好数字化变电站的电能表检定，才能保证数字化变电站能够正常工作，并不断提高数字化变电站的工作精度。数字化变电站电能表获取数据资源的方式比较简单，省去了很多的中间环节，可以直接从变电站得到所需资源，因此与传统的电表相比对误差的计算方法并不相同，在输入准确的情况下，如果在计算的过程中没有溢出，那么则认为数字化电表没有误差，因此对电表进行单纯的检定意义并不大，想要进一步扩大数字化变电站的应用范围，最关键的是要建立一套成熟的数字化变电站计量系统；对变电站系统的检定与其他的检定方法相比，更加准确、快捷，可以迅速、及时地发现数字化变电站计量系统中存在的问题。
结束语
总之，正是由于电子式互感器以及光电式电能表所具有的一系列优势，使得其在数字化变电站的计量装置中获得了很好的应用，其不仅测量精度更高，体积更小，而且具有更高的稳定性以及抗干扰能力。笔者相信，随着未来我国光电技术的进一步发展和成熟，数字化变电站的电能计量装置将会在电力系统中发挥出更大的作用。
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