本書共分為九章，第一章緒論介紹數(shù)字化計量技術發(fā)展背景、*新進展及面臨的挑戰(zhàn)。第二章介紹數(shù)字化計量技術基本理論，包括數(shù)字化計量的誤差基本定義、數(shù)字化計量基本構成環(huán)節(jié)。第三章介紹高壓大電流數(shù)字化計量場景，包括智能變電站數(shù)字化計量系統(tǒng)應用、數(shù)字化計量設備在配網(wǎng)中的應用、沖擊電壓、電流數(shù)字化和智慧實驗室建設。第四章介紹數(shù)字化計量設備，包括交直流電子式互感器、合并單元、數(shù)字化電能表等。第五章介紹數(shù)字化計量設備的量值溯源技術，包括智能變電站現(xiàn)場校準技術和直流換流站現(xiàn)場校準技術。第六章介紹數(shù)字化計量設備的量值溯源技術，包括數(shù)字化計量設備的誤差理論、IEC61850數(shù)字報文特性量值溯源方法、交流量子技術在電子式互感器校驗儀整檢裝置的應用等。第七章介紹數(shù)字化計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應用，包括交直流量測數(shù)據(jù)的應用、區(qū)塊鏈的智慧實驗室數(shù)據(jù)應用。第八章介紹量子計量技術，包括量子電流、量子電壓和量子傳感技術應用。第九章為展望，對于數(shù)字化計量在綜合能源的應用，以及數(shù)字孿生技術做了展望。
1、內(nèi)容體系更加完善；本書內(nèi)容涵蓋了數(shù)字化計量主流設備，包含電子式互感器、合并單元或者數(shù)字化電能表等各個設備，并且從應用場景章節(jié)注重整體性的技術介紹，以增強系統(tǒng)性；同時本書從數(shù)字化電能計量拓展到直流數(shù)字化計量、沖擊數(shù)字化計量，還有從電力現(xiàn)場數(shù)字化拓展到實驗室數(shù)字化，從設備和應用場景方面都更加完善。 2、章節(jié)結構更加合理；本書從數(shù)字化計量理論、應用場景、設備生產(chǎn)、設備應用校準、溯源體系、數(shù)據(jù)深化應用到新型量子技術設置章節(jié)，涵蓋了從設計、生產(chǎn)、試驗、應用等全壽命環(huán)節(jié)，有利于技術人員全面了解該項技術。3、技術水平更加深入；本書第四章中新型集中計量裝置，第五章中基于網(wǎng)絡的電子式互感器高效試驗方法，第六章中基于量子電壓的溯源校驗儀溯源方法、第七章中基于大數(shù)據(jù)的誤差預測算法和實驗室區(qū)塊鏈技術，以及第八章中量子電流、量子傳感技術都是目前業(yè)內(nèi)*高技術水平，可以為相關技術人員拓寬研究視野提供有力幫助。4、理論梳理更加深刻；本書期望全面梳理構建數(shù)字化計量系統(tǒng)的支撐理論，這也是目前大部分書籍都比較薄弱的環(huán)節(jié)，希望通過基本理論和概念、包括名詞術語的定義幫助技術人員掌握更加扎實的基礎，為后續(xù)深化應用打下基礎。5、應用更加貼合實際；本書第三章中增加了一些現(xiàn)場實際應用場景，比較直觀展現(xiàn)數(shù)字化計量技術目前在電力行業(yè)的應用概況，在本書*后一章也對數(shù)字化計量后續(xù)可能的應用場景進行了展望，有助于數(shù)字化計量技術的落地推廣。
發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟是把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇的戰(zhàn)略選擇。隨著數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，數(shù)字技術成為新的發(fā)展引擎，以數(shù)字化驅動計量事業(yè)發(fā)展，既是現(xiàn)實迫切的需求，也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。電力計量貫穿電力生產(chǎn)、銷售及電網(wǎng)安全運行全環(huán)節(jié)。隨著新型電力系統(tǒng)構建加快，電力系統(tǒng)雙高雙峰特征日益凸顯，源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動、電熱氣冷多能互補使能源供需優(yōu)化平衡日益復雜，對計量全息感知、動態(tài)采樣和高效處理的要求越來越高。因此，加快電力計量數(shù)字化轉型，推動先進信息通信技術與計量技術深度融合，促使電力計量向數(shù)字化、智能化、自動化方向發(fā)展是現(xiàn)實迫切的需求。當前，國家電網(wǎng)有限公司在智能變電站、智慧變電站中推廣應用數(shù)字化計量系統(tǒng)，并且在高電壓大電流傳感、數(shù)據(jù)采樣、信號傳輸、量值傳遞、設備溯源以及業(yè)務應用等全面實現(xiàn)數(shù)字化。2021年，國務院印發(fā)了《計量發(fā)展規(guī)劃(20212035年)》，將計量數(shù)字化轉型研究作為計量基礎研究的重點任務，推動跨行業(yè)、跨領域計量數(shù)據(jù)的融合、共享與應用發(fā)展，服務數(shù)字化建設。與傳統(tǒng)計量系統(tǒng)不同，數(shù)字化計量系統(tǒng)采用了大量電子技術、光學技術、人工智能技術、大數(shù)據(jù)應用技術、量子技術等新興技術，數(shù)字化計量設備的維護、量值傳遞、設備溯源以及新型計量數(shù)據(jù)的業(yè)務融合應用與傳統(tǒng)計量設備有較大的不同。本書的編制目的是加強計量相關專業(yè)人員對數(shù)字化計量理論及實際工程應用的認識，培養(yǎng)計量人員的數(shù)字化專業(yè)素養(yǎng)，介紹當前*新的數(shù)字化計量專業(yè)理論及實踐應用，服務數(shù)字化計量工作。本書對高電壓大電流計量數(shù)字化技術進行了系統(tǒng)、全面的介紹，由淺入深地介紹了高電壓大電流數(shù)字化計量理論、數(shù)字化計量場景、數(shù)字化計量設備及量傳溯源技術，再結合實際工程的計量問題，新興的人工智能技術，大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和量子技術，介紹了數(shù)字化計量的數(shù)據(jù)應用技術。本書可用于指導計量專業(yè)人員開展數(shù)字化計量設備的現(xiàn)場運維、量值溯源以及計量數(shù)據(jù)融合應用等工作。本書對開展高電壓大電流計量數(shù)字化專業(yè)的研究、加快推進計量數(shù)字化發(fā)展具有一定指導意義。著者2023年8月
中國電機工程學會高級會員，國家一級注冊計量師，中國電力科學研究院計量所高壓計量產(chǎn)品性能試驗研究室主任，j教授級高工，長期從事數(shù)字化計量研究工作，牽頭開展了國網(wǎng)公司重點工作數(shù)字化計量體系建設研究工作，完成了數(shù)字化計量系統(tǒng)頂層設計，初步建立了數(shù)字化計量標準體系及量值溯源傳體系，為公司數(shù)字化計量體系建設工作做出了開創(chuàng)性的貢獻。主持完成多項國網(wǎng)公司重大科技攻關項目，發(fā)表EI/SCI論文20余篇，授權發(fā)明專利10余項，獲得省部級獎勵6項，獲得2019年中國專利銀獎。牽頭負責國網(wǎng)公司數(shù)字化多次主持和主要參與國家重大科技項目的攻關，主持起草了電力行業(yè)標準《電子式互感器接口規(guī)范》、《電子式互感器校驗儀通用技術條件》、國網(wǎng)公司企業(yè)標準《計量用合并單元技術條件》，正在主持起草國家計量技術法規(guī)《電子式互感器校準規(guī)范》、《合并單元檢定規(guī)程》，《光纖電流互感器技術條件》等多項相關的技術規(guī)范。
第1章緒論(1)
第2章數(shù)字化計量基本理論(2)
2.1數(shù)字化的概念(2)
2.2數(shù)字化的特點(3)
2.3數(shù)字化系統(tǒng)的基本結構(4)
2.3.1高壓變電站典型架構(5)
2.3.2配電網(wǎng)典型架構(6)
2.4數(shù)字化計量名詞術語(8)
2.5小結(8)
第3章高電壓大電流數(shù)字化計量場景(9)
3.1智慧變電站(9)
3.2直流配電網(wǎng)(11)
3.3充電樁(12)
3.4雙回合環(huán)運行用戶電能計量(13)
3.5大電流用戶電能計量(15)
3.6直流計量系統(tǒng)(16)
3.7沖擊電壓、電流數(shù)字化技術(19)
3.8智慧實驗室典型架構(21)
3.9小結(23)
第4章高電壓大電流數(shù)字化計量設備(25)
4.1交流電子式互感器(25)
4.1.1有源電子式互感器的整體結構(25)
4.1.2有源電子式互感器的傳感部分(34)
4.1.3有源電子式互感器的一次轉換器(38)
4.1.4高精度測量技術(42)
4.2直流互感器(46)
4.2.1直流互感器傳感原理(46)
4.2.2直流互感器測量技術(51)
4.3合并單元(53)
4.3.1合并單元的作用(53)
4.3.2合并單元的基本結構(53)
4.3.3自校準合并單元(55)
4.4數(shù)字化電能表(56)
4.4.1數(shù)字化電能表的概況(56)
4.4.2數(shù)字化電能表的整體設計方案(57)
4.5集中計量裝置(60)
4.5.1集中計量裝置的作用(60)
4.5.2集中計量裝置的主要功能(60)
4.6計量監(jiān)測裝置(64)
4.6.1計量監(jiān)測裝置的作用(64)
4.6.2計量監(jiān)測裝置的系統(tǒng)架構(64)
4.6.3組屏方式及主要技術參數(shù)(66)
4.7小結(67)
第5章高電壓大電流數(shù)字化計量設備量值傳遞技術(68)
5.1數(shù)字化測量設備量值傳遞技術研究現(xiàn)狀(68)
5.1.1離線校準方法(70)
5.1.2基于誤差比較的在線校準方法(71)
5.1.3基于數(shù)據(jù)驅動的在線校準方法(74)
5.2智能變電站數(shù)字化計量系統(tǒng)離線校準技術(75)
5.2.1電子式互感器校準方法(75)
5.2.2基于網(wǎng)絡報文的電子式互感器現(xiàn)場高效測試方法(81)
5.2.3基于分布式的互感器與合并單元組合校準方法(88)
5.3直流換流站現(xiàn)場離線校準技術(97)
5.3.1無線校準方法(97)
5.3.2二次測量系統(tǒng)校準方法(101)
5.4基于誤差比較的電壓/電流測量誤差評估方法(104)
5.5基于數(shù)據(jù)驅動的電子式互感器誤差狀態(tài)相關性分析方法(107)
5.6小結(134)
第6章高電壓大電流數(shù)字化計量設備溯源體系(135)
6.1數(shù)字化測量設備誤差模型研究(135)
6.1.1溯源問題的引出(135)
6.1.2傳統(tǒng)電流互感器校準系統(tǒng)誤差模型(135)
6.1.3電子式電流互感器校準系統(tǒng)誤差模型(137)
6.1.4溯源問題對比(139)
6.2電子式互感器校驗儀溯源技術(140)
6.2.1電子式互感器校驗儀溯源方案基本思路(140)
6.2.2基于A/D直接采樣的電子式互感器校驗儀溯源技術(141)
6.2.3基于同步脈沖源的電子式互感器校驗儀溯源技術(143)
6.2.4兩種電子式互感器校驗儀溯源技術比較(146)
6.3合并單元校驗儀溯源技術(147)
6.3.1合并單元校驗儀溯源現(xiàn)狀(147)
6.3.2裝置方案設計原理(148)
6.4直流互感器暫態(tài)校驗儀溯源技術(152)
6.4.1直流互感器暫態(tài)校驗儀工作原理(152)
6.4.2直流互感器暫態(tài)校驗儀溯源方案(154)
6.5數(shù)字化計量系統(tǒng)的時鐘誤差遠程溯源技術(157)
6.5.1總體技術方案(158)
6.5.2數(shù)字化計量系統(tǒng)的時鐘誤差自校準技術原理研究(160)
6.5.3數(shù)字化計量系統(tǒng)的報文離散度自校準技術原理研究(161)
6.5.4數(shù)字化計量系統(tǒng)的遠程校準系統(tǒng)原理研究(163)
6.6沖擊軟件溯源技術(164)
6.7小結(165)
第7章高電壓大電流數(shù)字化計量系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用(166)
7.1交流數(shù)字化測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)應用(166)
7.1.1電網(wǎng)復雜運行方式下穿越功率計量(166)
7.1.2采樣值傳輸質(zhì)量評價方法(170)
7.1.3電量平衡及損耗計算(174)
7.2直流換流站能效分析(175)
7.2.1柔性直流輸電系統(tǒng)能效計量點設置(175)
7.2.2能效計量器具的選擇(180)
7.3沖擊軟件數(shù)據(jù)的應用(183)
7.3.1測量雷電全波的方法分析(183)
7.3.2雷電全波計算流程(184)
7.3.3軟件的驗證(186)
7.4基于區(qū)塊鏈的智慧實驗室數(shù)據(jù)應用(190)
7.4.1區(qū)塊鏈技術概述(190)
7.4.2基于區(qū)塊鏈技術的電能計量可信平臺(191)
7.4.3高電壓大電流數(shù)字化測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可信化和共享(202)
7.5小結(205)
第8章高電壓大電流量子計量技術(206)
8.1量子技術概述(206)
8.2量子電流計量技術(207)
8.2.1傳統(tǒng)電流基準研究(207)
8.2.2量子電流基準研究(207)
8.2.3基于電子加速器的電流量子化基準基礎研究(209)
8.3量子電壓計量技術(216)
8.4量子電能標準技術研究(218)
8.5高壓大電流量子傳感技術(219)
8.5.1量子磁場傳感技術(221)
8.5.2量子電場傳感技術(224)
8.5.3電力量子傳感器(228)
8.6小結(229)
第9章展望(231)
9.1數(shù)字化計量在綜合能源計量中的應用(231)
9.1.1配電物聯(lián)網(wǎng)(231)
9.1.2數(shù)字化計量支撐展望(232)
9.2數(shù)字孿生技術(233)
9.3小結(236)
參考文獻(237)
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