电子式互感器检定方面，计量不愿定度紧张来源为标准互感器及电子式互感器校验仪，标准互感器有非常完全的溯源体系，而电子式互感器校验仪的溯源存在不少问题。由于电子式互感器的事情事理和输出办法与传统互感器有很大的差异，故电子式互感器的校验不能采取传统互感器的校验方法[1]。合并单元吸收采样值并按照IEC61850-9-2[2]标准输出数字报文，因此，测试重点便是对其采样精确度和数据同步性能的测试[3]。本文对国内外同类偏差溯源技能的研究现状及存在问题进行了剖析，提出了一种合并单元测试仪量值溯源装置，阐述了其事情事理及实际运用方法。
智能电网哀求变电站全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化[4]。电子式互感器及合并单元是智能变电站的核心部件，其性能及精度等各项指标对继保、测控、数字电能计量等有决定性的影响。合并单元最早涌现于IEC 60044-8电子式电流互感器标准，是对二次转换器的数据进行韶光干系的采集处理并为二次设备供应干系数据样本的物理单元，合并单元可以是现场互感器的一个组件或独立单元[5]。而各地供电部门对电子式互感器及合并单元的选型、验收、定期检测等环节所采纳的方法或手段尚未达到完善、全面、准确的程度，同时国家电网公司营销部于2016年4月发出了关于开展数字化计量体系培植研究事情的关照，强调要加强数字化标准装备的培植，大力开展数字化计量设备的量值溯源技能研究，并提出2020年在公司内部建立完善的数字化计量管理体系，在准确度、稳定性、溯源性等方面达到知足贸易结算的哀求。
国内外对电子式互感器测试技能研究比较早，但仅限于最根本的偏差丈量哀求，而测试仪器的检定仅靠HP3458A等几种八位半万用表的检测，由于3458A万用表设计于30年前，只管直流指标非常出色，但对付采样延时等无准确定义，以是该方法很有局限性。
国外对合并单元及电子式互感器偏差的丈量技能掉队于海内的发展，尚处于分体式的组合系统中，试验中各种报文及同步旗子暗记均比较大略。海内对电子式互感器及合并单元的测试技能起源于2005年前后，各种61850标准的报文及相应的扩展报文在国网和南网大量采取，相应的丈量自适应技能也得到很好的发展。
现阶段采取的溯源方法存在一定局限性，电子式互感器检定方面，计量不愿定度[6]紧张来源为标准互感器及电子式互感器校验仪。标准互感器有非常完全的溯源体系，而电子式互感器校验仪的溯源存在不少问题，目前主流方法是采取传统互感器校验仪检定装置和3458A数字万用表结合的系统，简称仿照微差源法，见图1，紧张缺陷是由于传统的互感器整体检定装置采取的是基于直角坐标系的测差法事理[7]，而电子式互感器是无法进行差值丈量的，以是在涌现角差时就会产生一定的理论偏差，该偏差与角差的余弦值成正比。为此建立一套基于极坐标系的高水准的电子式互感器校验仪与合并单元测试仪溯源基准是非常必要和故意义的。
本文所述研究装置——电子式互感器校验仪及合并单元测试仪溯源装置，对所有0.05级及以下电子式互感器及合并单元测试仪进行计量检定，同时还能兼顾对0.2级及以下电子式互感器及合并单元进行测试，从而可以建立起0.01级～0.2级的完全的数字化计量检定体系。
3 装置方案设计事理
采样系统的固有延时偏差是电子式互感器校验仪相位偏差的紧张成分[8]，相位偏移和延迟韶光都会引起相位偏差，可以通过相位补偿环节加以纠正[9]。本文所述装置通过准确的同步旗子暗记掌握技能来实现对相位的准确丈量及掌握。合并单元测试仪溯源装置的设计紧张存在以下技能难点：
（1）对0.01级电压与电流基波有效值的精密丈量；
（2）过零旗子暗记精密可控；
（3）多种同步旗子暗记情形下的高精度数据同等性。
本文所述装置采取嵌入式系统设计，分为底层与后台两大模块，底层由FPGA 和STM32组成核心，后台由ARM9系统组成硬件根本，软件采取Linux系统，通过24位多通道高精度AD转换器、每周期多于200点的仿照采样及窗函数补偿算法、过零脉冲延时偏差在100 ns以内的DDS极低失落真数字源设计、同步旗子暗记掌握技能等，使得装置知足高水平的利用需求。
3.1 整体设计
系统紧张包括高精度三相数字程控源、多通道仿照丈量模块、同步旗子暗记收发装置、以太数据报文收发装置、傅里叶加窗补偿算法、非同步下偏差丈量技能模块。设计装置总体构造框图如图2所示。
内置的三相源符合表源一体可分离构造，事情时可以选择利用内置源或外部源；多通道仿照采样模块和傅里叶加窗补偿函数的设计可以实现对0.01级电压与电流基波有效值的精密丈量；准确的同步旗子暗记掌握技能是相位丈量及掌握的核心。
3.2 装置标准偏差发生事理
下面以检定合并单元测试仪为例，结合电流对数字量的比差、角差丈量事理，对合并单元测试仪溯源装置偏差丈量实现进行解释，电压功能与电流丈量类似。检定合并单元测试仪事理框图如图3所示。
检定合并单元测试仪时，被检合并单元测试仪输出的仿照量作为标准旗子暗记，接入本装置仿照量输入接口；本装置输出的数字量作为被测旗子暗记，接入被检合并单元测试仪的数字接口。同时在本装置上预先设定好比差、角差。装置对标准仿照量进行同步采样后，输出叠加了比差、角差的数字报文作为被测旗子暗记接入被检合并单元测试仪，从而对合并单元测试仪进行偏差检定。
设被检合并单元测试仪输出的电流为标准仿照量，本装置输出的数字报文作为被检数字量，根据比差f、角差δ的定义有：
式中，x(n)为有效长序列，N为采样数，n为周期数，k取值[0，N-1]。
根据式(3)还原出过零时候的电流的有效值和初相角；对还原的标准旗子暗记的有效值和初相角叠加预先设定的比值差和相位差，从而产生被测数字量的有效值和相角，根据IEC61850规约，在同步旗子暗记掌握下，装置输出叠加了比差f、角差δ的数字报文。
标准电流仿照量I0按照傅里叶算法的结果，可表示为：
式中，I0为标准电流仿照量，A为幅值，ω为角频率，θ为初相角，t为韶光。
则叠加了偏差的被测旗子暗记Ix可表示为：
式中，Ix为叠加偏差后的被测旗子暗记，f为比差，δ为角差。
按照产生的新的正弦函数序列，打算出合并单元所需的数字报文，实时不雅观察被检合并单元测试仪软件上比值差和相位差，与本装置软件设置的比值差和相位差进行比拟，进而可对合并单元测试仪进行偏差检定。
3.3 同步掌握技能
对付整体哀求达到0.3分相位精度的装置来说，准确丈量相位并对此进行补偿是保障本装置相位偏差不愿定度达标的必要手段。相位丈量的核心便是准确的同步掌握技能。利用程控旗子暗记源DDS的发生机制，由FPGA产生与相位偏差干系的秒脉冲同步旗子暗记。根据同步旗子暗记，采样模块对标准仿照旗子暗记进行同步采样，采样值送回由FPGA与STM32组成的中心处理系统剖析出过零时候标准仿照旗子暗记的有效值与相位，从而实现相位的准确丈量。
同步旗子暗记掌握技能同样运用于三相源的相位丈量补偿。由于DDS源只有几伏的电压范围，转换成0～6 A电流和0～120 V电压后势必会引起相位的偏移，通过同步掌握技能，可以剖析出三相源实际输出的角度与同步旗子暗记的差异，重新调度配置参数，进而对升压或升流往后的相位偏移进行的准确测定和补偿。
同步掌握技能事理框图如图4所示。
4 实测数据
由3458A为核心的传统的溯源体系对本装置进行比对校准得到如下几组数据，可以看到本装置作为新型的溯源系统，可以在数据准确度、稳定性方面与传统装置比较，并在功能的多样性、利用便捷性方面更有上风。
4.1 电压对数字量
采取感应分压器+3458A表组成标准采样系统，吸收本装置同步输出，打算机数据剖析采取傅里叶算法，表1为测试点为额定100 V时的测试数据。
4.2 电流对数字量
采取分流器+3458A表组成标准采样系统，吸收本装置同步输出，打算机数据剖析采取傅里叶算法，表2为测试点为额定5 A时的测试数据。
5 结论
通过开展以上几方面的技能研究，本文设计的合并单元测试仪溯源装置具备以下创新点：(1)采取表源一体可分离构造，既可以输出标准源和被测数字报文旗子暗记，也可以吸收外部标准源和外来输入数据报文；(2)采取精密同步掌握技能，实现了准确的相位丈量与补偿。
合并单元测试仪溯源装置可作为基准对0.05级及以下电子式互感器校验仪及合并单元测试仪进行同步及非同步的检定，同时又可作为普通的电子式互感器校验仪和合并单元测试仪对电子式互感器或合并单元进行测试，进而建立0.01级的计量检定体系。
参考文献
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作者信息:
吴达雷1，孙延松1，林 军1，黄开来1，戚 斌1，金祖樑2，陆佳莹2
（1.海南电网有限任务公司电能计量中央，海南 海口570100；2.宁波三维电测设备有限公司，浙江 宁波315010）
