智能變電站的幾種計(jì)量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

張宇輝 馬薇 馬成 劉巖

國網(wǎng)遼陽供電公司, 遼寧 遼陽 111000

智能變電站的幾種計(jì)量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

張宇輝 馬薇 馬成 劉巖

國網(wǎng)遼陽供電公司, 遼寧 遼陽 111000

分析了智能變電站對(duì)傳統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)的影響，提出了智能變電站計(jì)量系統(tǒng)的幾種設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)三種方案特點(diǎn)的分析對(duì)各方案的適用性給出建議。

國家電網(wǎng)公司為了使能源安全有保障，對(duì)能源的結(jié)構(gòu)和節(jié)能減排進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將服務(wù)的水平提高，確立的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)就是建立堅(jiān)強(qiáng)統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。主要是對(duì)發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶和調(diào)度進(jìn)行完善，使建立的智能電網(wǎng)更加的堅(jiān)強(qiáng)、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、透明、友好。

1 智能變電站的概述

智能電網(wǎng)建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)就是智能化變電站，主要是為了提供標(biāo)準(zhǔn)、可靠的節(jié)點(diǎn)支撐給智能電網(wǎng)。統(tǒng)一采集全國運(yùn)行的數(shù)據(jù)、共享實(shí)時(shí)信息、實(shí)時(shí)控制和智能的調(diào)節(jié)電網(wǎng)，對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行和各種高級(jí)的應(yīng)用各級(jí)電網(wǎng)提供了一定的支撐，使設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度共享和互動(dòng)更加的全面，綜合優(yōu)化管理其全壽命周期。

2 智能化對(duì)站內(nèi)計(jì)量系統(tǒng)的影響

2.1 智能化的優(yōu)勢(shì)

智能變電站的電子式互感器會(huì)提供電壓、電流、有功、無功等測(cè)量的信息。電子式互感器傳送的是不會(huì)受到負(fù)載影響的數(shù)字信號(hào)，只要選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算精度，純計(jì)算的數(shù)字值不會(huì)給計(jì)量表帶來誤差。智能變電站中智能電表的借口字物理和鏈路上和電子互感器使用了高速光纖以太網(wǎng)，使傳統(tǒng)二次回路中的各種損耗降低了，進(jìn)而只有電子式互感器決定計(jì)量系統(tǒng)的誤差，從很大程度上使系統(tǒng)的誤差降低。

2.2 智能化的劣勢(shì)

1)計(jì)量精度要求

由于羅氏線圈型電流互感器在小數(shù)值下轉(zhuǎn)變的精度較差，羅氏線圈型電流互感器不能滿足電能量計(jì)量裝置0.2s的精度。

2)要求較高的采樣率

智能電表獲是從合并單元得到采樣數(shù)據(jù)的，而采樣的頻率應(yīng)該是192點(diǎn)/周波，可是保護(hù)和測(cè)控需要的采樣頻率是48點(diǎn)/周波。在智能變電站中，二次設(shè)備獲得采樣數(shù)據(jù)都是來自于合并單元，可是相同的數(shù)據(jù)元需要的采樣頻率是不同的。

3)檢定計(jì)量裝置

智能變電站的電子式互感器在二次回路中傳輸數(shù)字信號(hào)，不是模擬信號(hào)，所以傳統(tǒng)的儀器不能直接檢測(cè)誤差。同時(shí)就不能合理和合法的對(duì)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的電子式互感器進(jìn)行溯源檢定。

3 智能變電站的計(jì)量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 第一方案

智能變電站的每一個(gè)安裝單位都有智能電表，電能表遵守的協(xié)議是IEC61850－9－2，在接收合并單元輸出信號(hào)時(shí)是通過過程層的SV網(wǎng)，然后將電壓、電流的采樣值、采樣的頻率等解析出來，接著使用高性能的DSP將電網(wǎng)的參數(shù)和電量的數(shù)據(jù)計(jì)算出來。如果智能電表接入的是過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為關(guān)口計(jì)量點(diǎn)；如果智能電表將負(fù)荷均分最為原則接入過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為考核核算的計(jì)量點(diǎn)。

智能電表通過RS485串口方式將計(jì)算出來的電量信息以DL/T 645規(guī)約傳輸給電能量的遠(yuǎn)方終端，接著經(jīng)過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道以IEC60870-5-102規(guī)約傳送給電能量計(jì)量系統(tǒng)的主站。

3.2 第二方案

這個(gè)方案和第一種方案相似，不同的是電量數(shù)據(jù)接入站控層MMS網(wǎng)時(shí)通過的是以太網(wǎng)口,設(shè)立獨(dú)立的電能量遠(yuǎn)方終端與站控層的以太網(wǎng)上,這個(gè)裝置以IEC61850－8－1協(xié)議可以獲得各間隔智能電表的信息通過的是站控層的MMS網(wǎng)絡(luò),同時(shí)以IEC60870-5-102規(guī)約將信息傳輸給調(diào)度端電能量計(jì)量系統(tǒng)的主站,其通道就是調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。如果智能電表接入的是過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為關(guān)口計(jì)量點(diǎn)；如果智能電表將負(fù)荷均分最為原則接入過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為考核核算的計(jì)量點(diǎn)。

3.3 第三方案

將單獨(dú)的電能量計(jì)量表計(jì)取消，安裝電能量的計(jì)量插件與過程層中的保護(hù)測(cè)控一體戶裝置。而保護(hù)測(cè)控一體化裝置可以得到合并單元上傳的信息，主要是通過過程層的SV網(wǎng)，以IEC61850－9－2為協(xié)議，接著計(jì)量插件就能將電壓、采樣頻率、電流采樣值等信息解析出來。主要是通過以太網(wǎng)口接入站控層的MMS雙網(wǎng)對(duì)測(cè)控一體化裝置上的信息進(jìn)行保護(hù)。

設(shè)置一臺(tái)電能量計(jì)量裝置于站控層的MMS網(wǎng)上，這個(gè)裝置不同于傳統(tǒng)的電能量遠(yuǎn)方終端，另外還可以處理計(jì)算和傳送電能量數(shù)據(jù)。電能量計(jì)量裝置可以將保護(hù)測(cè)控一體化裝置傳輸?shù)牟蓸又敌畔@取，主要是通過站控層的MMS網(wǎng)，以IEC61850－8－1為協(xié)議，接著計(jì)算這些信息，進(jìn)而獲得有用的電能量信息，然后傳送這些信息到調(diào)度端的電能量計(jì)量系統(tǒng)的主站，以IEC60870-5-102為規(guī)約。

3.4 方案比較

方案一所采用的電能量信息的傳送方式為傳統(tǒng)的被動(dòng)式，當(dāng)計(jì)量主站系統(tǒng)需要電量信息時(shí)，下發(fā)一條命令要電量信息，然后采集器才會(huì)傳送電量信息給主站端。其優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)影響站控層網(wǎng)絡(luò)的信息流量,使站控層交換機(jī)的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)的借口減少了。

第二個(gè)方案將傳送方式有傳統(tǒng)的被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)。電能量遠(yuǎn)方的終端會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)的定期發(fā)送電能量的信息給計(jì)量主站的系統(tǒng)。可是如果有很多的智能電表,這種方式可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)流量擁塞的現(xiàn)象。為了避免電能量信息對(duì)站控層網(wǎng)絡(luò)流量的影響，可將間隔的時(shí)間適當(dāng)?shù)脑O(shè)置長一些。

方案三可以更好的實(shí)現(xiàn)智能變電站系統(tǒng)分層、集中處理的理念，并且簡化設(shè)計(jì)。但由于計(jì)量裝置具有特殊性，與電網(wǎng)營銷和運(yùn)行考核密切相關(guān)，關(guān)系到供用電各方的經(jīng)濟(jì)利益和電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。按照計(jì)量法規(guī)的要求，電能表的選用應(yīng)有鑒定證書，執(zhí)行許可證制度。而且采用在保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)設(shè)計(jì)量插件的方式，其校驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，以及財(cái)務(wù)合法性現(xiàn)階段尚很難實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)以上分析，現(xiàn)階段的樞紐智能變電站推薦采用方案二，在投資較小的終端變可采用方案一。待智能變電站相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、溯源規(guī)程制訂完善，并獲得國家計(jì)量部門認(rèn)可后，可采用方案三。

4 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)220kV首山智能變電站建設(shè)中的具體情況，采用適合的方案對(duì)站內(nèi)電能量計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)。

[1]肖世潔.構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)思考電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009, 33（9）：1-4

[2]欒文鵬.高級(jí)量測(cè)體系南方電網(wǎng)技術(shù), 2009，3(2)：6-10

[3]趙希才，曹冬明，朱曉彤等.2008年國際大電網(wǎng)會(huì)議系列報(bào)道——電力系統(tǒng)保護(hù)與自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2008, 32(23):1-3

[4]欒文鵬.高級(jí)量測(cè)體系南方電網(wǎng)技術(shù), 2009，3(2)：6-10

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智能變電站；電子式互感器；電能量計(jì)量系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；智能電表

10.3969/j.issn.1001-8972.2014.h3.049