關口結算電能表 威勝集團
第3篇威勝:從創業到進入中國電子式電表開拓領航地位的進程與創新產品威勝推出的中國第1臺0.1S級、采用數字乘法器的高準確度結算關口電表的型號:DTSD341---MA1，其全面計量性能的設計目標是達到國產電子式電表的最高技術水準，逐步進入電網關口計量主表地位。威勝0.1S級關口表的創新設計:根據電網關口計量主表需有計量高準確度、高可靠性、高穩定性及多功能的特征，提出具有自主知識產權的整體計量方案:主要是計量與多功能一體化設計，有功計量采用基于復化NEWTON---COTES高階積分算法，無功計量算法，高精度動態角差補償算法，首次對關鍵元器件精選國際高可靠品牌器件。蘭吉爾關口電表10年磨一劍，繼1993年推出ZU型0.2S級高精度結算關口電表之后，大概于2004年又開發出新一代關口計量精品——ZQ型0.2S級高精度關口電表:A3從0.05%IN---IMAX的精度曲線為一條水平直線，輕載時的精度尤為突出。·具有超強的抗干擾能力和可靠性，整體性能滿足并優于2003版IEC62052---11的所有要求以上說明:蘭吉爾公司ZQ型0.2S級關口電表的有功計量設計水準已經超越IEC電表標準的最高準確度等級（0.2S級），其全面計量性能實際上達到更高準確度級別，按誤差等級序列就是0.1S級設計水準。而且，由于采用數字乘法器技術，實現有功計量與無功計量、電壓電流參數等多功能測量的一體化設計方案。蘭吉爾從ZU型到推出ZQ型0.2S級關口電表，盡管ZU表的時分割乘法器有功計量精度還能提升，但從計量精度、多功能實現的全面計量性能來衡量，作為現代在線計量最高等級電表，ZQ型關口電表確是新一代關口計量精品。3L公司的0.1S級高精度電表主要應用于現場復雜、多變、多諧波等非線性電能信號的實時測量。整機采用混合設計方案:有功計量采用0.05%級精度的時分割乘法器和0.01級精度V/F轉換器集成于一體的計量芯片；無功計量、電壓電流參數測量等多功能的實現，另采用A/D采樣、數字運算。無疑，有功計量精度0.1%是有保證的，但是，從產品全面來考量，采用混合設計方案，將增加產品設計、生產、測試工作量和產品成本，一定程度上影響高端電表的全面計量性能與推廣應用。2007年3月17日，威勝召開開拓電表市場座談會。會上，通過對電網關口計量主表市場與技術評估，針對蘭吉爾ZU型、ZQ型0.2S級關口電表具有優良的計量性能、高的關口計量主表市場占有率，首次提出威勝關口電表的開發，定位在0.1S級、采用數字乘法器技術。數字乘法器是威勝三相電表的起步技術，有10多年的設計經驗，是長項。但現有威勝0.2S級高端電表再深化開發，也難以取代蘭吉爾關口電表。盡管0.1S級關口電表開發是道難題，從威勝長遠發展目標考慮，需要投實力下功夫去做。會上，威勝的3位計量專家分別介紹企業最高計量標準配置情況，近期0.2S級多功能表測試概要，交流IEEE1459---2000的翻譯和視在功率3種計算方法。本文作者敘述進口0.2S級關口電表的技術特征。—威勝:0.1S級關口電表的開發，需要提到拓展高端電表市場和提升產品設計水準的企業重要議事日程。作為第一步，先期制訂出0.1S級關口電表企業標準，用以指導新型高端電表開發。·電磁兼容性:關口電表要比GB/T17215.211---2006標準提高一些。提高多少，也需要測量論證，但測試過程，需要保證電表安全。·電表可靠性指標是技術關鍵之一。要在JB/T50070和DL/T830基礎上，研究一個短期可靠性論證新方法。·0.1S級關口電表的基本誤差曲線，需要有0.1%的1/10不確定度的標準表來確定。·威勝作為中國電子式電表第一位品牌，最高計量標準與省級電網電力計量、省級計量行政部門的最高計量標準平級是合適的，對處理計量技術爭議、保證電表品質，說話有根據。—做好0.1S級關口電表開發立項準備工作。從技術上，要抓緊向企業權威技術部門報告:企業最高計量標準需超前建設，電子式電表品質實驗室建設，0.1S級關口電表開發、生產、測試和售后技術支持，測試用進口關口表樣表和測試設備的購置，都需要立項、支持；從關口電表市場、開發資金、高級人才引進和技術難點方面，要向企業更高層次的領導匯報，爭取新項目審批、支持。2010年12月19日，由湖南省科技廳組織、長沙市科技局主持的”0.1S級關口電能表關鍵技術研發與應用”和”高準確度沖擊性負荷電能計量關鍵技術研究”項目科技成果鑒定會在威勝科技園隆重召開。會議對”0.1S級關口電表關鍵技術研發與應用”項目形成的鑒定意見:”該項目成果具有多項自主知識產權，關鍵技術達到國際先進水平，建議進行定型產品的系列化研制和推廣應用”以上兩項都是威勝集團博士后課題，本次順利通過科技成果鑒定，不僅意味著研究成果得到國內電能計量領域最高權威機構:中國計量科學研究院及國內重點研究院校的一致認可和高度評價，也充分體現威勝集團在國內電能計量領域的領先優勢，再一次展示威勝集團的技術實力。5）2014年，DTSD341---MA1型0.1S級高準確度結算關口電表順利通過新產品、新技術鑒定。鑒定會議認為:”威勝開發的高準確度結算關口電表，完全滿足關口結算計量的需求，技術達到國際領先水平，建議加大市場推廣力度，逐步進入省級關口、發電上網關口、負荷頻繁變化的電氣化鐵路等關口計量點”。—采用基于復化NEW---COTES高階積分算法、高精度動態角差補償算法、快速功率潮流分辨率（20MS，是常規電表的50倍）技術，以及硬件相位匹配技術，實現動態負荷下的高準確度計量。當輸入信號不再是標準正弦波信號從而破壞了正弦波信號的奇對稱性時，算法的計算誤差隨之產生。對于含有最高N次諧波的信號，要準確計算信號的電量、功率、有效值等參數，則需保證第N次諧波信號采樣3點以上，即信號的采樣頻率必須保證每基波周期信號采樣3N點以上。要提高點積算法對任意確定輸入信號的計算準確度，利用高階積分算法具有更高積分代數精度等級的特點，在系統信號采樣頻率固定情況下，可以采用高階積分算法來提高系統參數的計算準確度。使用NEWTON---COTES公式時，為適應系統計算的實時性，采用復化求積法是一種行之有效的方法。它首先利用NEWTON---COTES求積公式，求得若干子段上的積分值，然后累加求和作為所求積分的近似值。以二階辛甫生公式為例:將周期內的時間等分為N個區間，對每兩個等分區間的電壓、電流和有功功率等各參數進行辛甫生積分。辛甫生積分公式（略）。由于復化積分公式是采用兩個相鄰扇區積分和來替代原點積分算法的單區間積分公式，連續計算兩個區間的積分值，因此，計算公式的系數是理論計算系數的2倍，然后，在每個等區間上積分值累加求和，即為電壓、電流、有功功率、有功電量的復化辛甫生公式或基于采樣測量的復化辛甫生算法，其公式具有二階積分代數精度，或其對于二次以下的多項式信號計算都是準確成立的。當然，上述公式也可以采集更高階的四階NEWTON---COTES公式，這需要根據系統自身設計情況而定。·單點一階牛頓插值算法。由于牛頓插值算法所具有的運算速率高、差商與采樣點先后順序無關、均差時前后差商等價的3大特點，所以相角誤差補償一般采用一階牛頓插值算法。但是，由于一階牛頓插值算法的準確度不高，且補償的相角不具有嚴格的線性相位，關鍵的因素是:PD（即所需補償的角差數字量化值）為線性系數。·基于FIR濾波器的補償算法。由于FIR的沖擊響應是有限長，可以實現嚴格的線性相位。該方法的補償系數與群延時存在非線性關系，解決了一階牛頓差值準確度不高的缺陷。但是，該方法也有缺點，即角差補償后PF=1.0的比差增加，且比差受頻率、溫漂的影響嚴重，須增加相應的頻率和溫漂特性補償。最科學的方法是”兼顧FIR的非線性系數和群延時D（即FIR的群延時常數）的計算準確度高”和”牛頓插值算法不影響幅值和幅度基本不受頻率影響”進行補償。為此，研究提出進一步補償頻率、溫漂、時漂的影響的動態角差公式（略），專門編制動態角差補償流程（略）。·本文提出的高精度動態角差補償算法具有的特征:準確度高，基本不受頻率影響；一致性好，同批次產品具有一致性；穩定性好，基本不受溫漂影響；由此，彌補了牛頓插值算法準確度低和FIR數字濾波器補償后幅度受頻率影響嚴重的問題。自威勝的0.1S級高準確度結算關口電表推出以來，已經得到國網、南網、內蒙古電力的認可和支持，在部分省級電網關口電表招標中，力壓進口產品后中標。近兩年累計銷售超過4000臺。同時，西門子公司與威勝簽訂合作協議，共同應對海外高端計量產品需求。目前，通過CE認證（MID）、DLMS認證的合作產品已經在多個國家應用。華為在電能表方面與威勝進行深度合作。
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