电能质量在线监测装置在故障修复后，需要进行哪些方面的校准？

电能质量在线监测装置故障修复后，校准需围绕 “修复部件关联的测量链路 + 整体装置的精度验证” 展开，核心目标是消除故障（如硬件损坏、参数漂移）导致的误差，确保装置恢复至 A 级（≤±0.2%）或 S 级（≤±1%）的精度标准。具体校准内容需结合故障类型（如采样模块、传感器、电源损坏） 针对性设计，以下是分场景的校准方案及通用要求：

一、按故障修复类型划分的核心校准内容

1. 采样模块修复 / 更换（ADC、采样电阻等）

采样模块是 “模拟信号→数字信号” 的核心环节，修复后需重点校准信号量化精度与频率响应，覆盖电压、电流的基础测量链路：

必校参数：

电压 / 电流幅值误差：用标准源输出全量程 5 个典型点（20%、50%、80%、100%、120% 满量程，如 0-400V 装置输出 80V、200V、400V 等），测量装置读数与标准值的偏差，确保 A 级≤±0.2%、S 级≤±1%；示例：更换 16 位 ADC 后，220V 电压测量误差需从修复前的 ±0.5% 降至 ±0.2% 以内。

采样率与频率精度：标准源输出 50Hz±2Hz 的基波信号（48Hz、50Hz、52Hz），验证装置频率测量误差≤±0.01Hz；同时输出 10kHz 的高频信号（模拟新能源谐波），确认采样率（如 1024 点 / 周波）是否满足信号捕捉需求，避免混叠失真。

线性度校准：对电压 / 电流进行 “逐点校准”（如每 10% 量程 1 个点），确保不同幅值下的误差均符合等级要求（如 A 级装置在 50V 小信号下误差≤±0.2%），避免修复后线性度变差（如采样电阻焊接不良导致局部量程误差超标）。

校准依据：GB/T 19862-2016《电能质量监测设备通用要求》第 5.3.2 条（采样精度要求）。

2. 传感器 / 互感器更换（CT、PT、分压电阻等）

传感器 / 互感器是 “电网信号→装置输入” 的入口，更换后需校准信号传递精度与暂态响应，避免变比误差、相位偏移引入测量偏差：

必校参数：

变比误差与相位误差：

电流互感器（CT）：标准源输出额定电流的 20%、100%、120%（如 5A CT 输出 1A、5A、6A），测量装置二次侧电流与标准值的偏差，A 级 CT 变比误差≤±0.2%、相位误差≤±10′；

电压互感器（PT）：输出额定电压的 50%、100%、120%（如 10kV PT 输出 5kV、10kV、12kV），验证变比误差≤±0.2%（A 级），避免 PT 匝间短路导致的幅值衰减。

暂态响应特性：模拟电压暂降（如 0.5p.u.、100ms），对比更换前后的暂降波形记录，确保暂降起始时刻偏差≤±1ms（A 级）、幅值误差≤±5%，避免新 PT 的电磁暂态延迟导致暂降识别偏差。

线性度与过载能力：对 CT 进行 “过载校准”（如 2 倍额定电流），确保过载时变比误差仍≤±0.5%（A 级）；对分压电阻（低压场景），验证 0-120% 量程内的阻值稳定性（温度系数≤20ppm/℃），避免高温下阻值漂移。

校准依据：GB/T 20840.7-2007《互感器 第 7 部分：电子式电压互感器》（精度要求）。

3. 电源模块修复 / 更换（线性电源、开关电源等）

电源模块为装置提供稳定供电，修复后需校准电源纹波、电压稳定性对测量的影响，避免纹波干扰 ADC 采样：

必校参数：

电源纹波抑制：用示波器测量电源输出纹波（如 ±5V、±12V），确保纹波峰峰值≤10mV（A 级装置要求）；同时监测 “电源纹波 - 测量误差” 关联：标准源输出 220V 基波，对比电源修复前后的电压测量误差，确保纹波导致的误差增量≤±0.05%。

负载调整率验证：调整装置负载电流（如从 100mA 增至 500mA），测量电源输出电压的变化量（负载调整率≤±0.1%），避免负载变化导致 ADC 参考电压漂移（如 3.3V 参考电压波动 ±10mV，引入 ±0.3% 的测量误差）。

电压稳定性校准：对电源输出进行 “8 小时稳定性监测”，记录电压波动（如 ±5V 电源波动≤±5mV），确保长期供电稳定，避免修复后的电源电容老化导致纹波增大。

校准依据：IEC 61000-4-11:2015《电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验》（电源抗扰要求）。

4. 信号调理电路维修（滤波、放大、隔离电路等）

信号调理电路负责 “信号净化与放大”，维修后需校准谐波保真度、共模干扰抑制能力，避免滤波不当或放大失真：

必校参数：

谐波测量精度：标准源输出 “基波 + 单一谐波” 信号（如 220V 基波 + 3 次谐波 3%、5 次谐波 2%），验证装置测量的谐波幅值误差≤±0.5%（A 级 1-20 次谐波），避免滤波电路截止频率过低（如 1kHz）导致高次谐波被滤除（如 7 次谐波测量值为 0）。

共模干扰抑制：施加共模电压（如 220V AC，模拟地电位差），测量装置在干扰前后的电压误差变化，确保共模抑制比（CMRR）≥80dB（A 级），避免隔离电路维修后共模干扰引入 ±0.1% 以上的误差。

放大电路增益误差：对小信号（如 1V 谐波分量）进行放大后测量，验证放大电路的增益误差≤±0.1%（A 级），避免运放更换后增益漂移（如原增益 100 倍变为 99 倍，导致小信号误差 ±1%）。

校准依据：GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》（谐波测量要求）。

5. 软件 / 固件升级（算法优化、功能新增）

若故障修复涉及软件（如暂降检测算法修正、谐波分析逻辑更新），需校准算法依赖的测量参数，确保软件优化不引入新误差：

必校参数：

暂降检测逻辑：模拟不同暂降场景（0.3p.u./150ms、0.7p.u./500ms），验证装置对暂降的 “识别准确率”（≥99.9%）、“幅值误差”（≤±5%）、“持续时间误差”（≤±20ms，A 级），避免算法修正后漏判 / 误判（如将正常波动识别为暂降）。

谐波分析算法：对间谐波（如 1.5 次、2.5 次）进行测量，验证软件对间谐波的识别精度（幅值误差≤±1%），避免固件升级后间谐波计算偏差（如将 125Hz 间谐波误判为 2.5 次谐波）。

数据一致性：对比升级前后的同一组标准信号测量数据（如 220V 基波、3 次谐波 3%），确保误差变化≤±0.05%，避免软件参数配置错误（如采样系数录入错误）。

二、故障修复后的通用校准要求（全装置验证）

无论修复何种部件，最终需通过 “系统性验证” 确保装置整体精度合格，避免局部修复导致的连锁误差：

1. 全参数覆盖校准

对装置的核心测量参数进行 “全流程校准”，确保无遗漏：

参数类别	校准内容	A 级装置误差限值
稳态参数	电压幅值、电流幅值、频率、功率因数	电压≤±0.2%，电流≤±0.5%，频率≤±0.01Hz
动态参数	谐波（1-50 次）、闪变（Pst/Plt）、不平衡度	1-20 次谐波≤±0.5%，Pst≤±5%
暂态参数	暂降幅值 / 持续时间、暂升、中断	幅值≤±5%，持续时间≤±20ms

2. 现场比对验证

实验室校准后，需在实际安装场景（如新能源场站并网母线、变电站 10kV 母线）进行 “并联比对”：

与 “经溯源的标准装置”（如 Fluke 438-II，0.1 级）同步采集数据≥24 小时，统计两者的误差：

电压幅值偏差≤±0.1%、谐波偏差≤±0.3%、暂降事件匹配率≥99%；

若现场误差超出实验室校准结果（如实验室误差 ±0.1%，现场 ±0.3%），需排查环境干扰（如电磁、温度），并重新校准。

3. 校准记录与溯源

生成专项校准报告：包含 “故障类型、修复部件、校准参数、标准设备信息、误差结果”，重点标注 “修复前后的误差对比”（如 CT 更换前电流误差 ±0.8%，更换后 ±0.1%）；

标准设备溯源：校准所用的标准源（如 FLUKE 61500）、功率分析仪（如 YOKOGAWA WT3000）需具备有效期内的《计量校准证书》，确保校准结果可追溯至国家基准；

存档要求：报告电子版与纸质版存档≥3 年，作为后续故障排查、周期校准的依据。

三、特殊场景的额外校准（如新能源场站装置）

若装置用于光伏、风电等新能源场景，故障修复后需增加新能源专属参数校准，匹配其特殊监测需求：

低电压穿越（LVRT）参数：模拟 LVRT 场景（电压跌落至 0%/150ms、15%/200ms），校准装置对 LVRT 过程的 “电压跌落深度”“持续时间”“恢复时间” 的测量精度，确保符合 GB/T 19964-2012（光伏）、GB/T 19939-2005（风电）的要求；

宽频谐波（0-20kHz）：新能源变流器会产生高频谐波（如 10kHz），需校准装置对 20kHz 以内谐波的测量误差（≤±1%），避免采样率不足（如 256 点 / 周波）导致高频谐波失真。

总结

电能质量在线监测装置故障修复后的校准，核心是 “靶向校准修复部件，全面验证整体精度”—— 先针对修复的硬件（采样、传感器、电源）或软件（算法）校准关联参数，再通过全参数覆盖、现场比对确保装置整体符合等级要求，最后结合应用场景（如新能源）补充专项校准。只有通过 “部件 - 整体 - 场景” 的三层验证，才能彻底消除故障残留误差，保障装置后续监测数据的可靠性。

审核编辑 黄宇