數(shù)字化變電站電能計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用

摘要：文章介紹了數(shù)字化變電站電能計(jì)量系統(tǒng)組成及數(shù)字式電能表的主要技術(shù)參數(shù)，闡述了數(shù)字化變電站電能計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，探討了數(shù)字化變電站電能計(jì)量系統(tǒng)存在的問題及對(duì)策。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；電能計(jì)量系統(tǒng)；數(shù)字化計(jì)量；數(shù)字式電能表；電力傳輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM45 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.029

隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在電能計(jì)量領(lǐng)域，數(shù)字化計(jì)量已經(jīng)成為了重要的電能計(jì)量手段，無論是在電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，還是在電能計(jì)量完善度上，都有突出的優(yōu)點(diǎn)，特別是與傳統(tǒng)的電能計(jì)量手段相比，數(shù)字化電能計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)更是相對(duì)突出。

1 數(shù)字化變電站電能計(jì)量系統(tǒng)組成

數(shù)字化變電站的電能計(jì)量系統(tǒng)主要由數(shù)字化電能表、電子式電流電壓互感器、合并單元、全站的采樣同步時(shí)鐘GPS同步信號(hào)以及二次連接部分組成。電子式互感器采集到的數(shù)據(jù)匯總到合并單元，合并單元經(jīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或以太網(wǎng)方式發(fā)送采集數(shù)據(jù)至位于間隔層的數(shù)字式電能表，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量設(shè)備的輸入信號(hào)由電纜從傳統(tǒng)電流、電壓互感器輸入的模擬信號(hào)到通信電纜或光纖輸入的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變。

2 數(shù)字式電能表的主要技術(shù)參數(shù)

2.1 電能表的電量輸入采用數(shù)字輸入接口模式

電能表和合并單元間的通信協(xié)議遵循DL/T860.92，數(shù)字輸入接口在物理和鏈路層上采用高速光纖以太網(wǎng)，采樣速率接收能力應(yīng)不低于4000點(diǎn)/s，采樣光纖類型為多模，光纖接口類型為IEC874-10標(biāo)準(zhǔn)的SC或ST接口。數(shù)據(jù)傳輸格式嚴(yán)格遵循DL/T860.92標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 通信接口

數(shù)字化電能表需要提供至少1個(gè)以太網(wǎng)口、2組獨(dú)立的485通信串口和1路遠(yuǎn)紅外通訊接口。以太網(wǎng)口可與站控層進(jìn)行MMS通信，支持標(biāo)準(zhǔn)的DL/T860.92通訊協(xié)議。

2組獨(dú)立的485通信串口和1路遠(yuǎn)紅外通訊接口滿足和電能計(jì)量系統(tǒng)采集終端裝置的通訊功能及本地通訊功能，支持DL/T645-2007多功能電能表通信規(guī)約。串行碼輸出應(yīng)有可靠的防干擾措施。

2.3 準(zhǔn)確度等級(jí)

滿足有功0.2s級(jí)（無功1.0）和0.5s級(jí)（無功2.0）。

2.4 測(cè)量制式

三相三線，三相四線裝置。

3 數(shù)字化變電站電能計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 對(duì)電能表設(shè)計(jì)要求

在數(shù)字化變電站電能計(jì)量過程中，對(duì)計(jì)量儀表功能設(shè)計(jì)是關(guān)系到數(shù)字化變電站電能計(jì)量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。從當(dāng)前數(shù)字化變電站的電能表的設(shè)定來看，主要應(yīng)包括電能表的功能設(shè)定、電能表的元器件選擇、電能表的芯片處理協(xié)議以及電能表的工作協(xié)議和數(shù)據(jù)接口協(xié)議，只有設(shè)置好這些參數(shù)，才能保證數(shù)字化變電站正常工作。設(shè)計(jì)數(shù)字化變電站電能表設(shè)計(jì)時(shí)，要提高數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)，數(shù)字化變電站是對(duì)電能表獲取資料，研究人員通過對(duì)電子式互感器傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼、分析獲取所需資源，解碼芯片與DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過以太網(wǎng)和光纖提供給各個(gè)二次設(shè)備，除了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外，兩種電表的區(qū)別并不大，因此不能對(duì)傳統(tǒng)的電表全部廢棄，要通過相應(yīng)的技術(shù)改造來實(shí)現(xiàn)電表的繼承性發(fā)展。

3.2 對(duì)電能計(jì)量可靠性的要求

在可靠性的側(cè)重點(diǎn)上，數(shù)字化變電站的電能計(jì)量系統(tǒng)與傳統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)不同，經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐得知，傳統(tǒng)變電站計(jì)量系統(tǒng)中功能電能表誤差較高，二次傳輸回路的故障次數(shù)多，互感器復(fù)雜，數(shù)字化變電站對(duì)于這些缺點(diǎn)進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，采用光纖傳輸，應(yīng)用電子式互感器，但是電子式互感器與保護(hù)、測(cè)控設(shè)備的接口問題還需要進(jìn)一步研究和探討，這也是制約數(shù)字化變電站發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。研究人員在設(shè)計(jì)電子式互感器時(shí)，更加注重對(duì)其可靠性的考察，通過合并單元格的方式增強(qiáng)互感器的技術(shù)水平，將合并單元集成在電子式互感器中和高壓側(cè)，出現(xiàn)故障時(shí)只需一次側(cè)停電就可以進(jìn)行維修，電子互感器通過光纖和以太網(wǎng)傳輸給兩側(cè)，以太網(wǎng)建立在CSMA/CD機(jī)制上，是目前使用較多、占主導(dǎo)地位的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以太網(wǎng)的發(fā)展受到了沖突的限制；光線數(shù)據(jù)傳輸是比較可靠的傳輸方式，可以避免受到電磁的干擾，但是其接頭中心不正，采用這種方式時(shí)需要數(shù)字化變電站對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過檢驗(yàn)來排除錯(cuò)誤信息，這也在一定程度上限制了光線數(shù)據(jù)傳播的發(fā)展；電能表要重點(diǎn)監(jiān)控通訊的質(zhì)量，嚴(yán)格控制漏點(diǎn)次數(shù)，對(duì)于漏點(diǎn)率較高的地方要進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

3.3 對(duì)電能計(jì)量檢定系統(tǒng)的要求

傳統(tǒng)變電站計(jì)量系統(tǒng)的檢定方法經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)初步完善，互感器檢定和電能表檢定，在發(fā)展的過程中應(yīng)用較為廣泛，傳統(tǒng)的計(jì)量檢定通過現(xiàn)場(chǎng)檢定和實(shí)驗(yàn)室檢定方式進(jìn)行檢定，通常情況下，采用的是現(xiàn)場(chǎng)檢定方法，通過測(cè)電表發(fā)送的脈沖對(duì)電能表精度進(jìn)行檢定；實(shí)驗(yàn)室檢定中要對(duì)電能發(fā)送的脈沖進(jìn)行詳細(xì)的分析和整理，經(jīng)過對(duì)比來檢定電能表的精度。對(duì)于數(shù)字化變電站而言，電能檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是關(guān)系到數(shù)字化變電站工作效率的關(guān)鍵，對(duì)數(shù)字化變電站的工作和電能檢測(cè)有著重要的影響。

基于這一認(rèn)識(shí)，我們只有做好數(shù)字化變電站的電能表檢定，才能保證數(shù)字化變電站能夠正常工作，并不斷提高數(shù)字化變電站的工作精度。數(shù)字化變電站電能表獲取數(shù)據(jù)資源的方式比較簡單，省去了很多的中間環(huán)節(jié)，可以直接從變電站得到所需資源，因此與傳統(tǒng)的電表相比對(duì)誤差的計(jì)算方法并不相同，在輸入準(zhǔn)確的情況下，如果在計(jì)算的過程中沒有溢出，那么則認(rèn)為數(shù)字化電表沒有誤差，因此對(duì)電表進(jìn)行單純的檢定意義并不大，想要進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)字化變電站的應(yīng)用范圍，最關(guān)鍵的是要建立一套成熟的數(shù)字化變電站計(jì)量系統(tǒng)；對(duì)變電站系統(tǒng)的檢定與其他的檢定方法相比，更加準(zhǔn)確、快捷，可以迅速、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)數(shù)字化變電站計(jì)量系統(tǒng)中存在的

問題。

4 數(shù)字化變電站電能計(jì)量系統(tǒng)中存在的問題及對(duì)策

4.1 存在的問題

（1）有些電網(wǎng)內(nèi)數(shù)字化變電站電子式互感器檢定均由試驗(yàn)院完成，各供電局計(jì)量人員對(duì)數(shù)字化變電站計(jì)量系統(tǒng)缺乏認(rèn)識(shí)，造成后期運(yùn)行維護(hù)困難；（2）電子式互感器的可靠性，雖然較傳統(tǒng)互感器有較多的優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)的互感器在系統(tǒng)中已經(jīng)運(yùn)行了很多年，證明其具有較高的可靠性，相反電子式互感器在電力系統(tǒng)中的時(shí)間較短，仍需時(shí)間檢驗(yàn)；（3）用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量裝置必須接受強(qiáng)制檢定，目前國家還沒有電子式互感器、數(shù)字式電能表相關(guān)檢定規(guī)程。

4.2 對(duì)策

（1）為各供電局配置數(shù)字化變電站計(jì)量系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備，加大人員培訓(xùn)力度，為后期電能計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)維提供技術(shù)支持；（2）隨著電子互感器及其測(cè)試方法的應(yīng)用，有必要制定科學(xué)、合理的“電子式互感器測(cè)試規(guī)范”，對(duì)該項(xiàng)工作提供依據(jù)并進(jìn)行規(guī)范，使電子式互感器更快、更好、更安全地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中；（3）健全電子式互感器管理制度，明確各專業(yè)管理職責(zé)和范圍，避免人為干預(yù)電子式互感器誤差，保證計(jì)量裝置的公平性。

5 結(jié)語

數(shù)字化變電站具有成本低、運(yùn)行速度快、信息全面、安裝方便、升級(jí)便捷的特點(diǎn)，無論是在電能測(cè)量，還是在電力傳輸中，都有突出的應(yīng)用前景。因此，只要我們把握數(shù)字變電站的構(gòu)建原則，根據(jù)電力傳輸?shù)膶?shí)際需要合理構(gòu)建數(shù)字變電站，加強(qiáng)數(shù)字化電能計(jì)量技術(shù)探討，有效運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，就能保證數(shù)字化變電站內(nèi)計(jì)量裝置準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧光輝.數(shù)字化變電站新技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與建議[J].節(jié)能與環(huán)保，2007，（10）.

[2] 姜全華.淺析數(shù)字化變電站技術(shù)[J].電力與能源，2012，（8）.

作者簡介：蘇妍（1983-），女，國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司呼倫貝爾供電公司工程師，研究生，研究方向：供電企業(yè)電能計(jì)量。

（責(zé)任編輯：陳 潔）