本發(fā)明屬于電能計(jì)量設(shè)備校驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

大量非線性電力電子負(fù)載的使用以及分布式新能源的引入，使得電能計(jì)量設(shè)備工作在復(fù)雜的電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境中。當(dāng)前智能電能表等電能計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行故障率較高，造成了供電企業(yè)電能計(jì)量社會服務(wù)的隱患，而電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境因素是造成電能計(jì)量設(shè)備故障的主要原因之一。電能計(jì)量設(shè)備包括智能電能表、數(shù)字化電能表、高壓電能表、電磁式互感器以及電能計(jì)量整體裝置等，這些電能計(jì)量設(shè)備在現(xiàn)有復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的計(jì)量特性和工作可靠性亟需校驗(yàn)，但是現(xiàn)代電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中非線性負(fù)載以及分布式新能源接入的不確定性使得電能計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境變化多端，因此通過現(xiàn)場校驗(yàn)工作來確定電能計(jì)量設(shè)備計(jì)量特性的有效性大打折扣，而現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室電能計(jì)量設(shè)備校驗(yàn)裝置的復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境再現(xiàn)和在復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下對電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)的能力又存在不足。

另一方面，現(xiàn)有的電能計(jì)量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，特別是涉及質(zhì)量管控、檢測項(xiàng)目及檢測方法等方面的內(nèi)容，已無法滿足對于新出現(xiàn)的復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的適應(yīng)性考核要求。因此，十分有必要建設(shè)能方便地再現(xiàn)復(fù)雜電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境并在此環(huán)境下進(jìn)行電能計(jì)量設(shè)備校驗(yàn)的裝置，這樣的裝置有助于電能計(jì)量設(shè)備的質(zhì)量管控、檢測方法改進(jìn)、故障還原分析、計(jì)量新原理方法和新設(shè)備的探索與應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置，其能同時(shí)提供試驗(yàn)用三相中壓電壓與三相電流，三相電流處于中壓狀態(tài)，從而構(gòu)建存在電能質(zhì)量問題的中壓電網(wǎng)電能計(jì)量現(xiàn)場運(yùn)行仿真環(huán)境，并在此環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高壓電能表、智能電能表、數(shù)字化電能表、電磁式互感器以及中壓電能計(jì)量整體裝置的計(jì)量性能及功能的校驗(yàn)與檢測。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置，包括裝置三相工作電源、a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、互感器二次信號連接電路、三相標(biāo)準(zhǔn)電能表、互感器誤差計(jì)算器、被試三相電能表、低壓電能表誤差計(jì)算器、高壓電能表誤差計(jì)算器和中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺；

所述的中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺包括數(shù)據(jù)采集模塊、電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊、建模仿真模塊、現(xiàn)場錄波輸入模塊、電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊、顯示模塊、電能質(zhì)量分析模塊和仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊；

所述的數(shù)據(jù)采集模塊接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表、互感器誤差計(jì)算器、低壓電能表誤差計(jì)算器、高壓電能表誤差計(jì)算器以及來自互感器二次信號連接電路的所有互感器的二次信號；建模仿真模塊接收電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊發(fā)出的控制信息并進(jìn)行建模仿真，從而產(chǎn)生中壓電網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)的電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)；電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊收集來自數(shù)據(jù)采集模塊、建模仿真模塊和現(xiàn)場錄波輸入模塊的信息，并將相應(yīng)的電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、所有互感器的二次信號數(shù)據(jù)、各種誤差數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、所有互感器的二次信號數(shù)據(jù)發(fā)送給電能質(zhì)量分析模塊進(jìn)行電能質(zhì)量分析，分析結(jié)果通過顯示模塊進(jìn)行顯示，并且將電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的二次信號發(fā)送給仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊。

本發(fā)明針對中壓電網(wǎng)系統(tǒng)，利用試驗(yàn)電壓電流發(fā)生設(shè)備和電能計(jì)量設(shè)備等硬件實(shí)物與計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù)相結(jié)合的半物理仿真技術(shù)，構(gòu)建電能計(jì)量設(shè)備的仿真試驗(yàn)裝置。本發(fā)明通過設(shè)置電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分布式新能源及非線性負(fù)載來自由地構(gòu)建虛擬的電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，對電能計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行電量波形取樣，并通過試驗(yàn)電壓電流發(fā)生設(shè)備再現(xiàn)實(shí)際的運(yùn)行仿真環(huán)境。本發(fā)明將試驗(yàn)電流處在中壓狀態(tài)并采用虛功原理對電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行高壓一體化校驗(yàn)，互感器誤差采用極坐標(biāo)表示法進(jìn)行計(jì)算，中壓運(yùn)行仿真試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的電能質(zhì)量分析，采用閉環(huán)控制技術(shù)保證試驗(yàn)電壓和電流的仿真精度。本發(fā)明同時(shí)能滿足高壓電能表、智能電能表、數(shù)字化電能表、電磁式互感器以及中壓電能計(jì)量整體裝置的校驗(yàn)，裝置符合gb/t11150-2001《電能表檢驗(yàn)裝置》、jjg597-2005《交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、jjg1036-1993《交流電能表檢定裝置試驗(yàn)規(guī)范》、dl/t585-1995《電子式標(biāo)準(zhǔn)電能表技術(shù)條件》、dl/t460-1992《電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、dl/t731-2000《電能表測量用誤差計(jì)算器》、jjg596-2012《電子式電能表檢定規(guī)程》、dl460-2005《電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、jg307-2006《交流電能表檢定規(guī)程》、dl/t614-2007《多功能電能表》、dl/t645-2007《多功能電能表通信規(guī)約》等國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量檢定規(guī)程的要求。這樣的中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置未見有專利和文獻(xiàn)報(bào)道。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括a相電流波形程控電源、a相中壓升流器、a相電壓波形程控電源、a相中壓升壓器、c相電流波形程控電源、c相中壓升流器、c相電壓波形程控電源、c相中壓升壓器、a相被試電流互感器、被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置、a相被試電壓互感器、c相被試電流互感器和c相被試電壓互感器。

進(jìn)一步地，所述的被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置包括a相計(jì)量單元和c相計(jì)量單元。

進(jìn)一步地，所述的裝置三相工作電源向a相電流波形程控電源、a相電壓波形程控電源、c相電流波形程控電源和c相電壓波形程控電源提供三相四線制工作電源，a相電流波形程控電源、a相電壓波形程控電源、c相電流波形程控電源和c相電壓波形程控電源分別接收來自仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊的電壓電流仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)，并根據(jù)各自的波形數(shù)據(jù)分別驅(qū)動a相中壓升流器、a相中壓升壓器、c相中壓升流器和c相中壓升壓器，使得a相中壓升流器、a相中壓升壓器、c相中壓升流器和c相中壓升壓器分別輸出a相試驗(yàn)電流、a相試驗(yàn)電壓、c相試驗(yàn)電流和c相試驗(yàn)電壓。

進(jìn)一步地，a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、a相被試電流互感器、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、a相被試電壓互感器、c相被試電流互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、c相被試電壓互感器和c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的二次輸出端口分別與互感器二次信號連接電路上相應(yīng)的輸入端口相連接，互感器二次信號連接電路將a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的二次信號提供給三相標(biāo)準(zhǔn)電能表，互感器二次信號連接電路將a相被試電流互感器、a相被試電壓互感器、c相被試電流互感器、c相被試電壓互感器的二次信號提供給被試三相電能表，互感器二次信號連接電路將所有互感器的二次信號提供給互感器誤差計(jì)算器，低壓電能表誤差計(jì)算器同時(shí)接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表和被試三相電能表的輸出信號，高壓電能表誤差計(jì)算器同時(shí)接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表和被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置的輸出信號。

進(jìn)一步地，對于a相電流波形程控電源，它通過比較a相電流仿真波形數(shù)據(jù)和a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次信號數(shù)據(jù)對a相中壓升流器輸出的a相試驗(yàn)電流進(jìn)行閉環(huán)控制，使得a相試驗(yàn)電流波形盡量接近a相電流仿真波形數(shù)據(jù)的要求，對于a相中壓升壓器、c相中壓升流器和c相中壓升壓器，也進(jìn)行相同的閉環(huán)控制。

進(jìn)一步地，a相電流波形程控電源、a相電壓波形程控電源、c相電流波形程控電源、和c相電壓波形程控電源輸出的電量波形的基波相同，基波在設(shè)定的范圍內(nèi)一個(gè)取值。

進(jìn)一步地，對于互感器變比的選擇，要求a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器與c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、a相被試電流互感器與c相被試電流互感器、a相被試電壓互感器與c相被試電壓互感器的變比相同，但并不要求標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與被試電流互感器的變比相等，也不要求標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器與被試電壓互感器的變比相等。

進(jìn)一步地，互感器二次信號連接電路將a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的兩個(gè)二次信號輸出端口連接成三相三線端口，并與三相標(biāo)準(zhǔn)電能表的三相電壓輸入端口相連接，互感器二次信號連接電路將a相被試電壓互感器和c相被試電壓互感器的兩個(gè)二次信號輸出端口連接成三相三線端口，并與被試三相電能表的三相電壓輸入端口相連接?；ジ衅髡`差計(jì)算器接收所有互感器的二次輸出信號，然后利用付氏變換計(jì)算每個(gè)信號的基波和諧波分量，并按互感器誤差定義的極坐標(biāo)表示法進(jìn)行各被試互感器基波和諧波準(zhǔn)確度的校驗(yàn)。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集模塊除了采集三相標(biāo)準(zhǔn)電能表、低壓電能表誤差計(jì)算器和高壓電能表誤差計(jì)算器的輸出信息外，還收集所有互感器的二次信號以及來自互感器誤差計(jì)算器的每個(gè)互感器二次輸出信號的基波和諧波分量，這些互感器二次輸出信息及其基波和諧波分量信息通過電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊傳輸給電能質(zhì)量分析模塊，以便根據(jù)電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各種電能質(zhì)量問題的定性和定量分析。

本發(fā)明的試驗(yàn)方案可以通過電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊進(jìn)行人工輸入選擇，試驗(yàn)方案主要有三種：(1)指定試驗(yàn)電壓電流波形。支持給定a相和c相中壓試驗(yàn)電壓與電流的電壓電流幅值、對稱度、功率因數(shù)以及耦合諧波成分自定義調(diào)節(jié)，然后通過仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口輸出，驅(qū)動四個(gè)波形程控電源；(2)采用電網(wǎng)現(xiàn)場錄波。利用錄波儀對電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行波形進(jìn)行現(xiàn)場記錄，并通過現(xiàn)場錄波輸入模塊進(jìn)行輸入，然后通過仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口輸出，驅(qū)動四個(gè)波形程控電源；(3)建模仿真產(chǎn)生試驗(yàn)電壓電流波形，主要由建模仿真模塊完成。建模仿真有兩種方式，一種是利用matlab/simulink軟件進(jìn)行仿真，得到計(jì)量點(diǎn)的試驗(yàn)電壓電流波形數(shù)據(jù)文件，另一種是通過starsim軟件進(jìn)行仿真，得到計(jì)量點(diǎn)的試驗(yàn)電壓電流波形數(shù)據(jù)文件。同樣地，兩種試驗(yàn)電壓電流波形數(shù)據(jù)文件通過仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口輸出，驅(qū)動四個(gè)波形程控電源。當(dāng)采用建模仿真試驗(yàn)方案時(shí)，電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊還需進(jìn)行以下人工輸入設(shè)定：選擇搭建光伏、風(fēng)電、典型儲能、柴油發(fā)電機(jī)等典型分布式電源仿真模塊，以及電氣化鐵路和變頻調(diào)速電機(jī)等多種特殊負(fù)荷模型，組合至少八個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源與負(fù)荷接入的微網(wǎng)，設(shè)定運(yùn)行工況和環(huán)境變化，選擇計(jì)量節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、電能質(zhì)量分析模塊與仿真和實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊都是基于labview軟件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。labview軟件與matlab/simulink軟件和starsim軟件之間都有數(shù)據(jù)接口，因此可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的交換；數(shù)據(jù)采集模塊通過相應(yīng)的labview軟件獲取相關(guān)數(shù)據(jù)；仿真和實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊通過labview軟件的rs485驅(qū)動程序，實(shí)現(xiàn)與四個(gè)波形程控電源的通訊；電能質(zhì)量分析模塊可以利用labview軟件現(xiàn)成的電能質(zhì)量分析vi來得到分析結(jié)果，例如基波頻率、波形畸變率等，也可以專門編程來進(jìn)行電能質(zhì)量的計(jì)算分析。顯示模塊分多個(gè)界面分別對電能表誤差、電壓電流互感器誤差、三相仿真和實(shí)測電壓電流波形、相關(guān)電能質(zhì)量分析結(jié)果等進(jìn)行顯示。

本發(fā)明可以模擬三相額定基波電壓高達(dá)35kv、三相額定基波電流1000a、基波頻率允許范圍為45hz～65hz以及三相電壓和三相電流存在畸變現(xiàn)象的電網(wǎng)電能計(jì)量運(yùn)行環(huán)境，并在此環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高壓電能表、智能電能表、數(shù)字化電能表、電磁式互感器以及中壓電能計(jì)量整體裝置的計(jì)量性能及功能的校驗(yàn)與檢測，電壓電流諧波次數(shù)高達(dá)25次，2～15次諧波含量為基波幅值的30％，15～25次諧波含量為基波幅值的10％，最高檢測準(zhǔn)確度電壓互感器為0.2級、電流互感器為0.2s級、互感器各次諧波電流的準(zhǔn)確度為0.5級、高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置為1級、三相電能表為0.2s級、三相諧波電能表為1級。

本發(fā)明具有的有益效果是：(1)大量非線性負(fù)載的使用以及分布式新能源的引入，使得現(xiàn)代電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題日趨嚴(yán)重，常規(guī)電能計(jì)量設(shè)備在現(xiàn)有復(fù)雜電力運(yùn)行環(huán)境下的計(jì)量特性亟需校驗(yàn)，但是非線性負(fù)載的不確定性以及分布式新能源的多樣性使得現(xiàn)場校驗(yàn)工作的有效性大大降低，本發(fā)明利用試驗(yàn)電壓電流發(fā)生設(shè)備和電能計(jì)量設(shè)備等硬件實(shí)物與計(jì)算機(jī)軟件模擬相結(jié)合的半物理仿真技術(shù)，很好地解決了這一校驗(yàn)問題。計(jì)算機(jī)軟件可以任意設(shè)置電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分布式新能源的接入、非線性負(fù)載的使用，并可以對選取的電能計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行電流、電壓和電能波形的取樣，然后通過試驗(yàn)電壓電流發(fā)生設(shè)備提供待校驗(yàn)的計(jì)量設(shè)備一個(gè)現(xiàn)場運(yùn)行仿真環(huán)境。這樣就可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際電壓電流波形條件下的計(jì)量特性校驗(yàn)。計(jì)算機(jī)軟件的靈活性和開放性，使得本發(fā)明具有極強(qiáng)的現(xiàn)場運(yùn)行仿真環(huán)境構(gòu)造能力，這對電能計(jì)量技術(shù)及設(shè)備的研究和開發(fā)都具有重要意義。(2)本發(fā)明采用虛功原理對電能計(jì)量設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，由于將試驗(yàn)電流處在中壓狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)了計(jì)量設(shè)備在電壓電流畸變波形條件下的高壓一體化檢定，并且與傳統(tǒng)計(jì)量設(shè)備校驗(yàn)裝置的單一設(shè)備校驗(yàn)功能不同，本發(fā)明能進(jìn)行高壓電能表、智能電能表、數(shù)字化電能表、電磁式互感器以及中壓電能計(jì)量整體裝置的校驗(yàn)。(3)與傳統(tǒng)互感器校驗(yàn)裝置需要標(biāo)準(zhǔn)互感器與被試互感器變比相等的條件相比，本發(fā)明允許兩者變比不想等，因此降低了對標(biāo)準(zhǔn)互感器的要求?；ジ衅髡`差采用極坐標(biāo)表示法進(jìn)行計(jì)算，更加符合互感器誤差的定義，因此更加準(zhǔn)確。(4)本發(fā)明具有對試驗(yàn)電壓電流、互感器二次輸出信號的電能質(zhì)量分析和顯示功能，因此能實(shí)時(shí)對中壓仿真試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行電能質(zhì)量的定量分析。(5)試驗(yàn)電壓電流發(fā)生設(shè)備采用電壓電流波形程控電源閉環(huán)控制驅(qū)動中壓升壓器和升流器的方式，保證了中壓試驗(yàn)電壓和電流的仿真精度。(6)比較現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)與建模仿真模塊產(chǎn)生的仿真波形數(shù)據(jù)，可以驗(yàn)證對實(shí)際電網(wǎng)的電能計(jì)量運(yùn)行環(huán)境建模的準(zhǔn)確性。同時(shí)利用電能計(jì)量運(yùn)行環(huán)境的建模仿真波形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以預(yù)判電能計(jì)量設(shè)備在未來電網(wǎng)中的計(jì)量性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2是本發(fā)明中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺的一種結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖中：1是裝置三相工作電源、2是a相電流波形程控電源、3是a相中壓升流器、4是a相電壓波形程控電源、5是a相中壓升壓器、6是c相電壓波形程控電源、7是c相中壓升壓器、8是c相電流波形程控電源、9是c相中壓升流器、10是a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、11是a相被試電流互感器、12是被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置、13是a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、14是a相被試電壓互感器、15是c相被試電壓互感器、16是c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、17是c相被試電流互感器、18是c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、19是互感器二次信號連接電路、20是三相標(biāo)準(zhǔn)電能表、21是互感器誤差計(jì)算器、22是被試三相電能表、23是低壓電能表誤差計(jì)算器、24是高壓電能表誤差計(jì)算器、25是中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺、26是數(shù)據(jù)采集模塊、27是電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊、28是建模仿真模塊、29是現(xiàn)場錄波輸入模塊、30是電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊、31是顯示模塊、32是電能質(zhì)量分析模塊、33是仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提出的中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置，其實(shí)施例如圖1和圖2所示，它包括裝置三相工作電源1、a相電流波形程控電源2、a相中壓升流器3、a相電壓波形程控電源4、a相中壓升壓器5、c相電壓波形程控電源6、c相中壓升壓器7、c相電流波形程控電源8、c相中壓升流器9、a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10、a相被試電流互感器11、被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13、a相被試電壓互感器14、c相被試電壓互感器15、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16、c相被試電流互感器17、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18、互感器二次信號連接電路19、三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20、互感器誤差計(jì)算器21、被試三相電能表22、低壓電能表誤差計(jì)算器23、高壓電能表誤差計(jì)算器24和中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺25。

中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺25包括數(shù)據(jù)采集模塊26、電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊27、建模仿真模塊28、現(xiàn)場錄波輸入模塊29、電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊30、顯示模塊31、電能質(zhì)量分析模塊32和仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊33。

裝置三相工作電源1向a相電流波形程控電源2、a相電壓波形程控電源4、c相電流波形程控電源8和c相電壓波形程控電源6提供三相四線制工作電源，a相電流波形程控電源2、a相電壓波形程控電源4、c相電流波形程控電源8和c相電壓波形程控電源6分別接收來自仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊33的電壓電流仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)，并根據(jù)各自的波形數(shù)據(jù)分別驅(qū)動a相中壓升流器3、a相中壓升壓器5、c相中壓升流器9和c相中壓升壓器7，使得a相中壓升流器3、a相中壓升壓器5、c相中壓升流器9和c相中壓升壓器7分別輸出a相試驗(yàn)電流、a相試驗(yàn)電壓、c相試驗(yàn)電流和c相試驗(yàn)電壓。

a相中壓升流器3的一個(gè)輸出端分別與a相中壓升壓器5的一個(gè)輸出端和被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的a相電流輸入端相連接，a相中壓升流器3的另一個(gè)輸出端與a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10的一次輸入同名端相連接，a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10的一次輸入非同名端與a相被試電流互感器11的一次輸入同名端相連接，a相被試電流互感器11的一次輸入非同名端分別與被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的a相電流輸出端、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13的一次輸入同名端、a相被試電壓互感器14的一次輸入同名端、a相試驗(yàn)電壓輸出端相連接，a相中壓升壓器5的另一個(gè)輸出端分別與c相中壓升壓器7的一個(gè)輸出端、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13的一次輸入非同名端、a相被試電壓互感器14的一次輸入非同名端、被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的一個(gè)a相電壓輸入端、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的一次輸入非同名端、c相被試電壓互感器15的一次輸入非同名端、被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的一個(gè)c相電壓輸入端、b相試驗(yàn)電壓輸出端相連接，c相中壓升流器9的一個(gè)輸出端分別與c相中壓升壓器7的另一個(gè)輸出端和被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的c相電流輸入端相連接，c相中壓升流器9的另一個(gè)輸出端與c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18的一次輸入同名端相連接，c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18的一次輸入非同名端與c相被試電流互感器17的一次輸入同名端相連接，c相被試電流互感器17的一次輸入非同名端分別與被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的c相電流輸出端、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的一次輸入同名端、c相被試電壓互感器15的一次輸入同名端、c相試驗(yàn)電壓輸出端相連接。

a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10、a相被試電流互感器11、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13、a相被試電壓互感器14、c相被試電流互感器17、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18、c相被試電壓互感器15和c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的二次輸出端口分別與互感器二次信號連接電路19上相應(yīng)的輸入端口相連接，互感器二次信號連接電路19將a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的二次信號提供給三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20，互感器二次信號連接電路19將a相被試電流互感器11、a相被試電壓互感器14、c相被試電流互感器17、c相被試電壓互感器15的二次信號提供給被試三相電能表22，互感器二次信號連接電路19將所有互感器的二次信號提供給互感器誤差計(jì)算器21，低壓電能表誤差計(jì)算器23同時(shí)接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20和被試三相電能表22的輸出信號，高壓電能表誤差計(jì)算器24同時(shí)接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20和被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的輸出信號，中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺25的數(shù)據(jù)采集模塊26接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20、互感器誤差計(jì)算器21、低壓電能表誤差計(jì)算器23、高壓電能表誤差計(jì)算器34以及來自互感器二次信號連接電路19的所有互感器的二次信號。

建模仿真模塊28接收電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊27發(fā)出的試驗(yàn)控制信息并進(jìn)行建模仿真，從而產(chǎn)生中壓電網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)的電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)。電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊33收集來自數(shù)據(jù)采集模塊26、建模仿真模塊28、現(xiàn)場錄波輸入模塊29的信息，并將相應(yīng)的電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、所有互感器的二次信號數(shù)據(jù)、各種誤差數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊31進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、所有互感器的二次信號數(shù)據(jù)發(fā)送給電能質(zhì)量分析模塊32進(jìn)行電能質(zhì)量分析，分析結(jié)果通過顯示模塊31進(jìn)行顯示，最后將電流和電壓運(yùn)行仿真波形數(shù)據(jù)、a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10、a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13、c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18、c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的二次信號發(fā)送給仿真及實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊33。

本實(shí)施例具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：

本發(fā)明可以構(gòu)建三相試驗(yàn)電壓和三相試驗(yàn)電流存在畸變現(xiàn)象的電網(wǎng)電能計(jì)量運(yùn)行環(huán)境，在此環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高壓電能表、智能電能表、數(shù)字化電能表、電磁式互感器以及中壓電能計(jì)量整體裝置的計(jì)量性能及功能的校驗(yàn)與檢測。裝置三相工作電源為三相380v/50hz常規(guī)供電電源，a相中壓升壓器5和c相中壓升壓器7輸出的額定基波試驗(yàn)電壓為10kv，a相中壓升流器3和c相中壓升流器9輸出的額定基波試驗(yàn)電流600a、三相試驗(yàn)電壓和三相試驗(yàn)電流的基波頻率為50hz，試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)電流的諧波次數(shù)高達(dá)25次，2～15次諧波含量為基波幅值的30％，15～25次諧波含量為基波幅值的10％，a相電流波形程控電源2和c相電流波形程控電源8的輸出容量分別為5kva，a相電壓波形程控電源4和c相電壓波形程控電源6的輸出容量分別為1.5kva，a相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器10和c相標(biāo)準(zhǔn)電流互感器18的工作電壓為10kv、額定頻率為50hz、額定變比為600a/5a、基波準(zhǔn)確度為0.05s級、2～25次諧波的準(zhǔn)確度為0.2級，a相被試電流互感器11和c相被試電流互感器17的工作電壓為10kv、額定頻率為50hz、額定變比為600a/5a、基波準(zhǔn)確度為0.2s級、2～25次諧波的準(zhǔn)確度為0.5級，a相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器13和c相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器16的額定電壓為10kv、額定頻率為50hz、額定變比為10kv/100v、基波準(zhǔn)確度為0.05級、2～25次諧波的準(zhǔn)確度為0.2級，a相被試電壓互感器14和c相被試電壓互感器15的額定電壓為10kv、額定頻率為50hz、額定變比為10kv/100v、基波準(zhǔn)確度為0.2級、2～25次諧波的準(zhǔn)確度為0.5級，被試高壓電能表或中壓電能計(jì)量整體裝置12的額定電壓為10kv、額定頻率為50hz、額定電流為600a、準(zhǔn)確度為1級，三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20的準(zhǔn)確度為0.05級，被試三相電能表22準(zhǔn)確度為0.2s級?；ジ衅髡`差計(jì)算器21具有八路16位250ks/s的模/數(shù)高速同步數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集模塊26除了具有八路16位250ks/s的模/數(shù)高速同步數(shù)據(jù)采集電路外，還具有接收三相標(biāo)準(zhǔn)電能表20、互感器誤差計(jì)算器21、低壓電能表誤差計(jì)算器23、高壓電能表誤差計(jì)算器24的輸出信號的電路。在windows7操作系統(tǒng)下中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺25中的建模仿真模塊28采用matlab/simulink仿真軟件和starsim軟件，支持8個(gè)節(jié)點(diǎn)的微網(wǎng)計(jì)算。每個(gè)節(jié)點(diǎn)含分布式電源和特殊負(fù)荷。顯示模塊31、電能質(zhì)量分析模塊32和仿真與實(shí)測波形數(shù)據(jù)接口模塊33的功能通過labview實(shí)時(shí)仿真軟件實(shí)現(xiàn)，仿真波形數(shù)據(jù)文件采用*.csv、*.tdms、*.matinascii等格式，電量波形及誤差數(shù)據(jù)模塊30采用msaccess數(shù)據(jù)庫，利用labview自帶的文件讀取函數(shù)實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的讀寫。電能計(jì)量運(yùn)行模式控制模塊27以模塊化的形式提供良好的人機(jī)交互界面，方便中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)控制平臺25上的各種軟件仿真操作和硬件設(shè)置，支持與中壓電網(wǎng)電能計(jì)量高壓一體化半物理仿真試驗(yàn)裝置各功能模塊的軟件程序交互調(diào)用與裝置遠(yuǎn)程控制功能，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行場景的再現(xiàn)，支持任意計(jì)量點(diǎn)的選取。電能質(zhì)量分析模塊32可分析計(jì)量點(diǎn)電氣量以及電能計(jì)量設(shè)備的電能質(zhì)量特性。

此外，本發(fā)明裝置符合gb/t11150-2001《電能表檢驗(yàn)裝置》、jjg597-2005《交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、jjg1036-1993《交流電能表檢定裝置試驗(yàn)規(guī)范》、dl/t585-1995《電子式標(biāo)準(zhǔn)電能表技術(shù)條件》、dl/t460-1992《電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、dl/t731-2000《電能表測量用誤差計(jì)算器》、jjg596-2012《電子式電能表檢定規(guī)程》、dl460-2005《電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、jg307-2006《交流電能表檢定規(guī)程》、dl/t614-2007《多功能電能表》、dl/t645-2007《多功能電能表通信規(guī)約》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的計(jì)量檢定規(guī)程的要求。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。

應(yīng)該理解到的是：上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。