關(guān)口電能計(jì)量裝置誤差的實(shí)時監(jiān)測

黃運(yùn)蓉

摘要：隨著電力事業(yè)的發(fā)展，電能的計(jì)量技術(shù)得到快速的發(fā)展。電能計(jì)量裝置的誤差一直是影響電力生產(chǎn)的重要問題，筆者通過對電能計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差分析，以及采取實(shí)時監(jiān)測的重要性及具體技術(shù)的討論，供該行業(yè)參考。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量;裝置誤差;實(shí)時監(jiān)測

1引言

電能計(jì)量裝置是目前電力生產(chǎn)中的重要設(shè)備，它對于各項(xiàng)電力指標(biāo)及維護(hù)有著很大作用，面對裝置產(chǎn)生的人為誤差及系統(tǒng)誤差，需要合理的方案加以解決和完善。

2關(guān)口電能計(jì)量裝置誤差的分析

2.1關(guān)口電能計(jì)量的意義及計(jì)量裝置的組成

在我國，電能屬于國民經(jīng)濟(jì)中十分重要的可再生二次能源。如今社會電能已得到了普遍的使用，尤其在工業(yè)、商業(yè)、交通業(yè)，共用事業(yè)、農(nóng)業(yè)及居民日常生活等，都需要電能的支持。電能的各項(xiàng)使用程度在某些方面能夠體現(xiàn)一個國家的發(fā)展程度高低以及現(xiàn)代化水平的高低。

關(guān)口電能計(jì)量的意義在于它是一種特殊的商品，能立刻產(chǎn)生與消耗。由于電力的生產(chǎn)以及其他產(chǎn)品生產(chǎn)模式不同，發(fā)電廠發(fā)電、供電部門進(jìn)行供電以及用戶用電三部門是整合為一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時完成，且要互相緊密地聯(lián)系，缺一不可。

此外，有關(guān)部門銷售策略、結(jié)算策略需要相應(yīng)的計(jì)量器具在這三個部門間進(jìn)行測量與計(jì)算。以得出電能電量，也就是電能計(jì)量裝置，其中電能表屬于用于測量電能的儀表，且是電能計(jì)量裝置中的核心。其余組成電能計(jì)量裝置的是互感器及其二次負(fù)荷及二次壓降裝置等。

2.2電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求

電能計(jì)量是電力部門用于電能測算及維護(hù)的重要工作，根據(jù)電力系統(tǒng)的諧波產(chǎn)生特點(diǎn)，得出對電能計(jì)量影響方式不一致，現(xiàn)階段考慮在諧波作用下時的電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）普通電能表能夠準(zhǔn)確地反映實(shí)際的功率，包括基波及諧波的綜合功率大小，也叫做全能標(biāo)準(zhǔn)，是如今國內(nèi)通常采取的電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（2）電能表只能夠反映基波的功率，稱為基波電能標(biāo)準(zhǔn)，而不計(jì)量諧波的功率。

（3）如果電能表能夠分別計(jì)量基波功率及諧波功率，其稱為諧波電能標(biāo)準(zhǔn)。

2.3電能計(jì)量裝置產(chǎn)生誤差的原因及解決措施

一般的關(guān)口電能計(jì)量裝置的故障及計(jì)量的差錯是多種多樣的，[1]其主要形式主要體現(xiàn)在如下的幾個方面：

（1）組成電能計(jì)量裝置的各個組成部分，如電能表、互感器以及互感器二次回路的本體發(fā)生故障，造成電能表或互感器的誤差超差或發(fā)生二次回路的接觸故障。

（2）在計(jì)量裝置的接線階段出現(xiàn)錯誤。

（3）由于竊電行為造成計(jì)量的失準(zhǔn)。

（4）由于人為抄讀電能計(jì)量裝置以及電量計(jì)算的錯誤。

（5）由于外界的不可抗力因素造成的電能計(jì)量裝置故障，例如雷擊或過負(fù)載等。

具體解決方案：

（1）盡量使用性能優(yōu)良的產(chǎn)品，在電壓互感器的二次回路推廣方面選擇快速自動的空氣開關(guān)。

（2）使用電能計(jì)量的專用電壓及電流互感器，避免系統(tǒng)誤差。

（3）在有大概率落雷的地區(qū)安裝相應(yīng)的電能計(jì)量裝置，還要在其進(jìn)線處安設(shè)避雷裝置。

（4）進(jìn)行電能表的互感器、二次回路及二次負(fù)荷的現(xiàn)場校驗(yàn)工作。.

（5）加強(qiáng)電能計(jì)量裝置倍率管理，嚴(yán)格封印管理，使其不受人為干涉與破壞，防止竊電行為。

（6）加強(qiáng)對電能計(jì)量的實(shí)時監(jiān)控，此為控制電能計(jì)量的核心。

3電能計(jì)量裝置實(shí)時監(jiān)測概述

3.1實(shí)時監(jiān)測的目的

在關(guān)口采取專用計(jì)能表進(jìn)行電能計(jì)量，在線路母線的運(yùn)行中引起電能表通過繼電器在兩段母線間長時間切換，造成與之相連的二次回路壓降隨之發(fā)生變化，因此對電能計(jì)量的實(shí)時監(jiān)測十分重要。

此外，由于電能表的互感器在長期在易變化的環(huán)境中運(yùn)行時，二次負(fù)荷也會經(jīng)常改變，高頻率的變化會造成電能計(jì)量的誤差，電能表由于不同原因還會存在失壓、斷相及超差等問題。在一定時間內(nèi)，這些問題最終會被發(fā)現(xiàn)及消除，但是不能準(zhǔn)確地斷定，無形中增大了電量的誤差。因此，為解決誤差問題必須進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

3.2實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的組成

實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)是用于電能計(jì)量監(jiān)測的核心，[2]目前實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)大體有集中式的在線監(jiān)測系統(tǒng)、分區(qū)集中式的模擬總線監(jiān)測系統(tǒng)以及分布式的數(shù)字化在線監(jiān)測系統(tǒng)。

（1）集中式的在線監(jiān)測系統(tǒng)

集中式在線監(jiān)測系統(tǒng)主要利用大量的屏蔽電纜將模擬信號經(jīng)過傳感器引導(dǎo)到控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并通過計(jì)算機(jī)通過擴(kuò)展外部電路，來記性各路模擬信號的采集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和檢測。

（2）分區(qū)集中式的模擬總線監(jiān)測系統(tǒng)

分區(qū)集中的模擬總線監(jiān)測系統(tǒng)主要是根據(jù)監(jiān)控設(shè)備分布狀況，將被測的信號分成許多不同區(qū)域，分別進(jìn)行匯集和選通，之后通過模擬信號傳送至控制室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是減少現(xiàn)場電纜的數(shù)量，在信號抗干擾傳輸及同步測量上需要進(jìn)行改進(jìn)。

（3）分布式的數(shù)字化在線監(jiān)測系統(tǒng)

分布式的數(shù)字化系統(tǒng)可從根本上解決模擬信號長距離傳輸易受干擾、同步測量以及減少現(xiàn)場工作量的問題。采取分布式的系統(tǒng)是由安裝在監(jiān)控設(shè)備之上的數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)、控制室內(nèi)主副控 系統(tǒng)構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)對模擬信號能夠達(dá)到就地數(shù)字化處理的目標(biāo)，然后通過現(xiàn)場總線將數(shù)字化模擬信號傳送至主控機(jī)。主控機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)測量的同步控制，以及測量時不同參數(shù)的控制。

3.3不同實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的分析

3.3.1遠(yuǎn)程校準(zhǔn)監(jiān)測技術(shù)

一般的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校準(zhǔn)監(jiān)測系統(tǒng)主要由電能計(jì)量裝置現(xiàn)場的具體監(jiān)測設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)以及后 臺的管理中心組成。該系統(tǒng)通過現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場每個不同接入計(jì)量點(diǎn)的校驗(yàn)信號的采 集、分析與處理和存儲及通訊工作，還可以對電能計(jì)量裝置的誤差進(jìn)行實(shí)時檢測與實(shí)時計(jì)算，應(yīng)用廣泛。其監(jiān)測系統(tǒng)原理及具體表現(xiàn)如表1所示。

表1? 遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)原理及具體表現(xiàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)原理

具體表現(xiàn)

電能表的現(xiàn)場校驗(yàn)工作

在該系統(tǒng)中，對于電能表精度的測試是與如今普通人工現(xiàn)場校驗(yàn)原理及方法完全一致的，通過被檢表電能脈沖的輸出信號所代表的電能值與標(biāo)準(zhǔn)表在相同時間內(nèi)累計(jì)電能值之間的比較，來計(jì)算兩者的差別。

對電壓互感器的二次壓降進(jìn)行測試

該系統(tǒng)中，測試二次回路壓降的方法與一般方法也相同，都通過測量二次回路的始端及末端的電壓差值，并將臨時測試的長電纜以專用電纜布線的方式固定，通過專門電路模塊來進(jìn)行電壓的測算及比較。

對電流互感器的二次回路負(fù)荷進(jìn)行測試

在該監(jiān)測系統(tǒng)，針對二次回路工作狀態(tài)的監(jiān)測主要通過測量回路的導(dǎo)納值。由于二次回路導(dǎo)納處于正常工作狀態(tài)下的導(dǎo)納值基本不改變，在發(fā)生二次回路故障時（匝間短路、荷載能力惡化、開關(guān)接觸不良、電能表的分流及通道的阻抗值過高等）都可能會造成的導(dǎo) 納值偏移正常值大小，需要根據(jù)具體的實(shí)測值進(jìn)行改變。

3.3.2虛擬儀器實(shí)時監(jiān)測技術(shù)

虛擬儀器監(jiān)測技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器的硬件、數(shù)據(jù)的分析處理軟件、通信軟件以及圖形界面之間的有效結(jié)合。此外，虛擬儀器擁有傳統(tǒng)儀器所具有的信號的采集、信號的處理分與析以及信號輸出等基本功能，該系統(tǒng)的基本構(gòu)成是計(jì)算機(jī)、虛擬儀器的軟件、硬件接口以及測控裝置等。相比較傳統(tǒng)的監(jiān)測儀器相比，在電能的實(shí)施監(jiān)測方面虛擬儀器擁有很多優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用關(guān)口電能計(jì)量的在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)研制塊化、可重復(fù)性使用及互換性等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)電站需要，選用不同品牌的標(biāo)準(zhǔn)接口產(chǎn)品，使開發(fā)的儀器更加高效，且能夠縮短儀器的組建及開發(fā)時間，增加利用時間。

（2）技術(shù)中融入了大量計(jì)算機(jī)硬件資源。高性能處理器、高分辨率的顯示器及大容量硬盤等已經(jīng)漸漸成為虛擬儀器的必要配置，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理、顯示及存儲等多方面的作用，改善監(jiān)測的條件，降低監(jiān)測的誤差。

（3）很強(qiáng)靈活性，虛擬儀器功能由用戶自定義，可進(jìn)行計(jì)算機(jī)平臺、硬件、軟件及各種應(yīng)用系統(tǒng)所需附件的自由組合。

（4）憑借計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及接口技術(shù)使得虛擬儀器更加方便、靈活、互聯(lián)，能夠廣泛支持各類工業(yè)總線的標(biāo)準(zhǔn)，易于構(gòu)建自動化的測試系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)自動化測量及控制。

4總結(jié)

關(guān)口電能計(jì)量裝置由于組成結(jié)構(gòu)的電能表、互感器以及互感器二次回路的本體故障或者人為操作失誤產(chǎn)生一定的數(shù)據(jù)誤差，對于電站的運(yùn)行于管理問題很大，因此，通過實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，采取遠(yuǎn)程校準(zhǔn)監(jiān)測技術(shù)及虛擬儀器實(shí)時監(jiān)測技術(shù)等，對于實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的精確性有很大作用。

參考文獻(xiàn)：

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