基于GMRP协议的数字电能表远程在线误差测试系统研究

摘 要： 介绍了基于gmrp协议的三相数字式电能表的远程在线测试使用环境、工作原理和误差测试方法。远程在线误差测试采用网络技术、误差测试技术相结合，实现了数字电能表远程测试，节省了测试费用，提高了测试效率。

关键词： 数字电能表； 在线远程误差测试； GMRP； 脉冲采集

中图分类号： TN915.853?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）03?0155?02

Study on remote online error testing system for digital electricity energy meter

based on GMRP protocol

ZHANG Ying1， LIU Jin?quan2， WEI Xiao?ming1， ZHANG Jian?min1

（1. Measurement Center of Shanxi Electric Power Company， State Grid Cooperation of China， Taiyuan 030001， China；

2. Henan Xuji Metering Co.， Ltd.， Xuchang 461000， China.）

Abstract： The remote online testing operating environment， work principle and error measurement method of three phase digital electricity energy meters based on GMRP protocol is introduced. The network technology combined with error testing technology is used to realize the digital electricity energy meters remote test， which saves the test cost and improves the test efficiency.

Keywords：digital electricity energy meters； online remote error test； GMRP； pulse acquisition

0 引 言

随着智能变电站的推广应用，越来越多的基于IEC61850标准的数字化电能表，本文简称电能表，被用于电能计量。相比传统的电子式电能表，数字电能表的检验更加复杂，不仅需要正确的网络接线，还需要对网络和电能表数据模型配置，这对检验人员提出了更高的要求，造成检验困难。与此同时，数字电能表采用网络化数字输入，数字输出，为远程检验提供了技术实现可能。结合使用需求和数字电能表的技术特点，研究与推广数字电能表远程在线误差测试系统，简称远程误差测试系统[1]，既能够节省了大量的人力，物力，又能够实现快速校验，减少智能电网的计量错误。

1 远程在线误差测量系统原理

根据电能表误差计算公式，电能表误差=[（电表计量电能值-真实值）真实值。]因此，如果能够得到电能表计量电能和信号源输出电能的真实值，则可以计算出电能表误差[2]。电能表电能测量通过累加电能表输出电能脉冲可以得到一段时间内的电能量。电能真实值采用比被测电能表计量精度更高等级的标准表或者标准源得到。

远程在线检验系统通过网络交换，在电能表工作期间，实现数字标准电能表接收数据与被测电能表接收数据包相同，然后采集标准电能表和被测电能表的电能量，判定电能表的误差，然后经网络传输到远程监视系统。

在变电站计量系统中，通过远程监控系统控制标准表接收不同合并器的采样值，进行计量，同时，误差计算模块采集对应部分的电能量脉冲和标准表电能量脉冲，计算被测电能表的误差。当误差出现异常时，将异常情况上报给远方检测主站。系统组成框图如图1所示。

2 远程误差测试系统关键技术研究

在实现远程误差测试过程中，为了实现标准表与不同的被测电能表相比对，需要实现采样值能够根据需要自动接入标准表中，使标准表与被测表接收数据相同，然后选择被测表电能脉冲与标准表脉冲比对，计算误差，并将误差上传到远方测试主站。

图1 远程误差测试系统站内系统示意图

2.1 远程在线采样通道切换模块

在实现远程误差测试过程中，当需要切换被测电能表时，标准表需要切换采样值报文接收，以保持与被测电能表接收数据相同[3]。当远程需要测试某一块电能表时，远程后台将该块的电能表通信参数下发给标准表，主要参数有组播源IP地址，数据报文标识，采样值通道对应消息等。标准表然后向交换机发送申请加入被测电能表采样值广播组信息。交换机一旦收到申请加入信息，就会将收到该信息的端口加入到该组播组中。同时，交换机将申请加入信息发送到虚拟局域网（VLAN）中所有其他主机上，其中一台主机为组播源，向外组播采样值信息，交换机将采样值信息通过先前加入到该组播组的端口发送出去，标准表接收到采样值报文[4]。标准表根据下发的数据报文标识，采样值通道对应消息等配置参数，计算测试通路的电能值，然后与被测电能表进行电能比较，计算出被测电能表误差。

此外交换机会周期性发送GMRP查询，如果标准表想留在组播组中，它就会响应GMRP查询，在该情况下，交换机没有任何操作；如果标准表需要离开组播组，它既可以发送一个leave信息也可以不响应周期性GMRP查询[5]。一旦交换机在计时器设定期间收到主机leave信息或没有收到响应信息，它便从组播组中删除该主机，标准电能表不再接收到采样值。当测试结束时，电能表发送离开消息，离开原广播组，结束本次测量。

2.2 脉冲采集与误差计算模块

当切换被测电能表时，需要切换到对应的电能脉冲输出通路，进行脉冲误差比对[6]。因模拟开关具有体积小，价格便宜、接触可靠的优点，同时又能够满足脉冲采集导通电阻，在本系统中采用多路模拟开关[6]AD7501。AD7501具有8路输入[S1，S2，…，S8，]1路输出OUT，3个地址线A1，A2，A3和使能端EN。芯片可以通过地址选择实现输出8路输入中的任意1路。芯片工作示意图如图2所示。通过控制EN管脚实现多个芯片并联，实现更多的采样通道接入，本系统能够实现32块被测表脉冲采样。

图2 AD7501原理示意图

2.3 远程控制与误差采集

根据测试要求，选择被测电能表的档案，通过网络传输给标准表，然后标准表根据测试参数进行测试。在远程后台和标准表的数据传输常采用无线公网方式进行传输，具有适用范围广，组网方便的优点。

3 结 语

通过本测试系统，对变电站进行了误差校验，验证本测试系统能够方便地实现远程校验，避免了停电校验和现场配置工作，具有很高的经济和社会效益。

参考文献

[1] 陈卓娅，秦楠，赵富海，等.电能计量装置远程在线检测系统的设计与实现[J].电测与仪表，2008，45（6）：27?30.

[2] 唐涛涛.电能表的误差发生分析与解决办法[J].现代测量与实验室管理，2011，19（3）：13?15.

[3] 王辉，毛莹.变电站电能计量装置远程在线检测系统的设计[J].中国科技博览，2010（1）：153?154.

[4] 高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.

[5] 李晶，段斌，周江龙，等.基于GMRP的变电站/订阅通信模型设计[J].电网技术，2008，32（16）：16?20.

[6] ADI公司.AD7501使用手册[M].USA：ADI公司，2009.