箱式變電站低壓配電系統(tǒng)電能表改造

劉立敬

摘? 要：為加強箱式變電站低壓配電系統(tǒng)電能的管理，利用現(xiàn)代電力儀表自動化技術，我單位建立起一套智能電能管理系統(tǒng)。文章主要介紹了該套智能電能管理系統(tǒng)構成、設備選型與分析（電流互感器、聯(lián)合接線盒、智能電表等）以及系統(tǒng)的軟件功能。

關鍵詞：箱式變電站;低壓配電;電能管理

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0190-03

Abstract： In order to strengthen the management of electric energy in low voltage distribution system of box substation， a set of intelligent electric energy management system has been established by using modern power instrument automation technology. This paper mainly introduces the structure of the intelligent power management system， the selection and analysis of equipment （current transformer， joint junction box， intelligent meter， etc.） and the software function of the system.

Keywords： box substation; low voltage distribution; power management

前言

隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展以及電力技術水平的不斷提高，電能管理作為一項重要的工作，常常被納入企事業(yè)單位日常工作的考核中。如何監(jiān)測低壓配電系統(tǒng)的運行參數(shù)以及分析低壓系統(tǒng)用電回路的電能能耗情況，這些問題都是擺在電氣設備管理者面前的實際問題。

青島海洋科技館位于山東省青島市市南區(qū)魚山路2號，現(xiàn)有兩座箱式變電站，其中單個變電站的實際容量為630kV·A，承擔著整個場館的照明、空調(diào)、水泵以及其他用電。該型變電站分為高壓配電、變壓器室以及低壓配電三個部分，具有占地面積小、外觀美觀、經(jīng)濟適用的特點;其中低壓配電室配電柜為GGD型，原有的計量儀表為機械式指示電能表，沒有通訊功能，只能靠人工巡檢定時記錄電能表數(shù)來獲取電能數(shù)據(jù)，存在工作效率低、數(shù)據(jù)滯后、無能耗分析等缺點。針對以上問題，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，我單位對箱式變電站原有低壓配電機械電能表進行智能化改造。

1 系統(tǒng)概述

本次低壓配電機械電能表的改造項目充分利用現(xiàn)代智能儀表、局域網(wǎng)絡和計算機組態(tài)技術，構建起一套符合我單位實際的智能電能管理系統(tǒng)。本套系統(tǒng)大致可以分為三個層次，分別為電力參數(shù)采集層、局域網(wǎng)絡傳輸層以及服務儲存管理層。在電力參數(shù)采集層中，現(xiàn)場智能電能儀表采集箱式變電站的低壓配電系統(tǒng)電力參數(shù)，并將電力參數(shù)數(shù)據(jù)按照Modbus協(xié)議標準傳輸?shù)酱诜掌魃?在局域網(wǎng)絡傳輸層中，串口服務器將分散于兩個配電場所的10塊智能電力數(shù)字儀表數(shù)據(jù)通過場館內(nèi)局域網(wǎng)絡以透明傳輸?shù)姆绞絺鬏?，將儀表測量數(shù)據(jù)存放于服務器中;在服務儲存管理層，利用組態(tài)軟件組建一個可監(jiān)控的電力平臺，實現(xiàn)電力在線運行設備的遠程監(jiān)控和能耗集中統(tǒng)計與管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示。

2 設備選型與分析

根據(jù)項目實際，本套系統(tǒng)需要對兩座箱式變電站低壓用電出線回路（共十路）的電能能耗進行測量統(tǒng)計，現(xiàn)需要在低壓系統(tǒng)用電出線處安裝智能電能計量儀表，以此來實現(xiàn)監(jiān)測功能，由于我單位配電柜柜面上安裝了機械指針的電流表、控制按鈕、信號指示燈等電氣配件，柜面結構布局較緊湊，如果在柜面上開孔安裝智能電能儀表，存在開孔難、布線亂等問題，因此選擇在箱式變電站低壓配電柜旁安裝電能表箱。電表箱內(nèi)安裝智能電能表、空氣開關、聯(lián)合接線盒以及串口服務器等設備，將現(xiàn)場電能表集中在一起，便于今后電能表故障的排查與維護工作。

2.1 電流互感器

在電力系統(tǒng)的中，電流互感器主要用于電能計量以及繼電保護方面，它的作用是將一次大電流按一定比例變?yōu)槎螛藴孰娏鳎?有1A和5A兩種規(guī)格。（《電流互感器》-GB1208-2016）。

改造前，原有的電流互感器固定于配電柜內(nèi)的壁板上，與機械指針式電流表以及電能表相連接。在安裝該系統(tǒng)不斷電的情況下，本次改造廢棄原有的固定式電流互感器，選用可帶電操作、安裝簡單的開口式電流互感器，有圓孔型和銅排型兩種規(guī)格。電流互感器的量程可以按照低壓斷路器的額定電流進行選型，在容量和傳輸距離上選擇參照表1。

因電能表箱與配電柜內(nèi)電纜的距離為三米，考慮到準確度和經(jīng)濟性，選用開口式的電流互感器的規(guī)格為300A/5A，0.5級，2.5VA，傳輸電線橫截面積為2.5mm2， 以下為電流互感器二次負荷容量的計算驗證。

電流互感器二次回路阻抗R=

ρ.2L/S=0.0176×6/2.5=0.042Ω（ρ為銅的導電率，ρ=0.0176Ω·mm2/m，L為傳輸長度，S為導線的橫截面積）。

電流互感器二次負荷可以用阻抗Z2（Ω）表示，二次側導線電流為I2。電流互感器二次導線消耗功率與阻抗、電流之間的關系為S=I22*Z2。

該選型互感器的功率S=二次導線消耗的功率+電表的功率=52×0.042+0.05=0.092VA<2.5VA，符合0.5級要求。