浅析智能化变电站计量方案 李 毅（福建省电力勘测设计院，福州３５０００３） 【摘 要】分析了一直制约数字式电能表应用的检定问题，提出可靠的解决手段，实现了数字式电能表计量值溯源，使得数字式电能表在技术 上符合国家相关计量法规的规定。分析了计量单元集成于智能组件的可行性，对今后智能化变电站中计量单元融入智能设备提出展望。 【关键词】智能化变电站；计量ｉＩＥＣ６１８５０ 【中图分类号】ＴＭ６３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００６—４２２２（２０１６）２２—０００７－０２ 引起的误差被排除，只要精度选择适当，仪表因数值计算不会 增加任何误差。 １刖舀 在＇３前电力市场环境下．为了能够公平的为发电企业和 －电网公司提供优质服务，应建立数字化的电量电能计费和采 集系统。随着光电技术的不断突破及ＩＥＣ６１８５０标准的普及， 再加上以太网通信技术的应用 有必要在新的技术条件的基 础上设计一套符合智能化变电站特点的电能计费系统。本文 的计量系统。 ３．２数字式计量装置的优势 数字式电度表的采用的是数字化输入输出接口。通过光 纤传送数字信号，传输快，抗干扰能力强，可和电子式互感器 实现无缝连接 其实际是一个高精度的积分运算器，从功能上 从数字式电能表的配置方案和检定手段论述了智能化变电站 说具备了现行电子式多功能电能表的所有功能．数字计算理 论上可保证计算出的各项电量值完全没有偏差。 智能化变电站的电子式互感器采用光纤以太网与数字式 ２智能化变电站计量计费装置的组成 计量计费系统主要由电流互感器、电压互感器和电度表 组成．应用于智能化变电站，电子式电流、电压互感器和数字 式电度表就成为其主要组成部分。 电度表进行接１７．该方式能够大大减少传统回路的损耗，具有 ：传输速度快．精确度高，接线简洁等特点。下面就传统计量装 置和数字式计量装置的测量系统进行简要对比。 （１）如图１所示，传统计量计费系统由模拟式互感器、电 度表通过电缆连接而成。假设准确级均为０．２级，加上传输误 差，最终准确度为０．７。 模拟式电流互感器ｏ．２级ｌ 设为 Ａ 自 统 传 ２．１电子式互感器 电子式互感器是一种采用了新型传感技术，利用光学理 论及电力电子技术．由传感元件和数据处理单元组成，用以测 量和监控电流、电压等参数。由于其传感机理先进，绝缘相对 简单，动态范围大，频率响应宽，准确度高，适应电能计量的发 展方向。 ｌ电缆传输误差设为０１ｌ 差 ．设为５７．７Ｖ 裹 模拟式电压互感器０ ２级Ｉ 目 ０．２ ２．２数字式电能表 传统的电度表的工作原理与在智能化变电站中采用的数 字式电度表完全不一样．数字式电度表所接收的信号不是传 统的电压和电流模拟量信号．而是以光纤传送的数字化信号。 图１传统计量系统组成示意图 （２）如图２所示，电子式互感器和数字式电度表之间通过 光纤传输．可采用检错手段保证数据的正确性。因此准确度由 电子式互感器决定。假设电子式互感器为０．２级，最终的准确 度为０．４。 数字式电度表采用数字信号处理器的数据处理能力结合 信息处理器的强大信息管理能力。通过内置芯片获取合 并单元发送的数据协议包，传送至数字信号处理单元，实现初 步的数据处理，完成电流电压采集、测量．电能累计和电量计 教字式电流互感嚣０．２级Ｌ＿ 甘 Ｉ乎 数字式电压互惑嚣０．２级 并 电缆传输无附加误差ｉ 电能 附加 数字 袁无 误差 算等任务，之后再与处理器交换数据，利用信息管理能 力．对采集的数据进行进一步处理，最终完成表计的显示，统 计．数据交换等功能。数字计算过程理论上不会产生任何误 图２数字式计量系统组成示意图 通过以上比较可以看出．相对于传统计量系统，数字式计 差．所以不规定精度等级。 数字式电度表具有以下功能： （１）分时计费功能； 量系统的精确度有了很大的提高。 ４数字式电能表配置方案 根据数据传输所遵循的标准．数字式电能表的配置方案 有如下四种： （２）最大需量计算功能； （３）月统计电能电量功能； （４）测量功能： （５）实时监控功能； （１ 采用ＩＥＣ６００４４—７／８标准格式传输； （２）采用ＩＥＣ６１８５０—９～１标准格式传输； （３）采用ＩＥＣ６１８５０—９—２标准格式传输； ． （４）采用模拟小信号传输方式。 （６）记录负荷曲线功能； （７）通信接口。 以上四种传输方式的电能表均有厂家生产和应用，其中 使用ＩＥＣ６１８５０９—１方式的应用最多：ＩＥＣ６００４４—７／８方式只有 个别厂家应用．局限性较大：ＩＥＣ６１８５０９—２方式实际应用较 ３数字式计量系统的优越性 ３．１电子式电流、电压互感器在计量方面的优越性 电子式互感器传送的是数字信号，不受负载影响，由传输 少。由于ＩＥＣ６１８５０—９—１标准存在着光纤连线较为复杂、安装 ：霸津 方式不灵活等难以解决的缺点．现已被废止，而且国家电网公 要元件。这种检定装置既能向下检定数字式电度表，又能向上 司３３０～７５０ｋＶ智能化变电站设计技术规定中建议合并单元输 向更高精度的电度标准装置实现溯源 出协议采用ＩＥＣ６１８５０—９—２标准 ６计量计费装置的展望 在采用了电子式互感器的智能化变电站。计量计费系统 的精度基本不受电能表的影响，只要电子式互感器的精度可 以满足计量要求，电能表的计量功能在数字式测控装置上完 全可以实现。可见，智能化变电站为计量测控一体化的集成提 供了成熟的技术条件。但由于受国家相关法律法规对于计量 ５数字式计量装置的检定 ５．１数字式计量装置的检定存在的问题 《电能计量装置技术管理规程》规定，用于贸易结算的计 量计费装置必须定期测试误差，以保证贸易结算的准确性和 公平性。数字式电度表采用数字化通信方式与电子式互感器 采相连接．一个正常的数字式电度表可以做到无误差．因此电 系统的硬性规定和计量系统在运行、栓定规程中的，而且 度表校验仪对数字式电度表进行的误差检验实际上是对电度 在现阶段。大部分测控设备厂家未具备计量设备生产资质。因 此，电能表在当前阶段还不能被测控装置所代替．仍需设 表的通信误码率和算法误差进行检验。 数字式计量计费装置的检定存在以下问题： 置。在智能化变电站技术飞速发展的条件下，在国家的法律法 规和运行、检定规程相应调整后。将计量单元集成于智能化一 次设备的智能组件中．是实现智能设备的最终ｌｇ标。 （１）传统的计量计费装置传输的是电流电压模拟信号，而 智能化变电站采用了电子式互感器．把模拟信号转换为数字 信号，通过光纤传输．传统的检定仪器只适用于模拟回路，对 于数字信号无法实现误差检测。 ７结论 在智能化变电站的计量计费系统中采用数字式电度表． 能够实现更加精准和可靠的计量和计费，配置了数字化检定 （２）由于缺少电子式互感器和数字式电能表检定或检验 所依据的规程．同时数字化的传输方式导致无法向上级进行 装置，可以实现对数字式电度表的检定和量值溯源．和传统的 溯源。因此智能化变电站中的数字化计量系统成为制约智能 模拟型电度表相比，数字化产品具有可靠、精确、成本低的显 化变电站发展的瓶颈．需要相关的办法来解决 著特点 同时，数字式电度表在技术上符合国家相关计量法规 的规定 ５．２对于检定问题的解决方法 ５．２．１传统仪器无法检定 数字式电度表的数据采集和处理方式，导致传统电度表 数字化计量系统的校验装置。该装置需具备以下几个功能： （１）可采用ＩＥＣ６１８５０—９或ＦＦ３标准格式进行数据采集和 处理： 参考文献 ［２］国家电网公司企业标准．（３３０￣７５０ｋＶ智能变电站设计技术规定》． 【３］｛２２０～５００ｋＶ变电所计算机监控系统设计技术规程》（ＤＵＴ５１４９— ２００１）． 的校验仪器满足不了相关检定要求，需要重新设计一个适应 ［１］国家电网公司企业标准．《智能变电站技术导则》． （２）以太网光纤接口； （３）电度采集、统计、计算功能； （４）存储历史数据： 收稿日期：２０１６—１０—８ 作者简介：李毅（１９８２一），男，福建福州人，高级工程师，主要 从事电力系统电气二次设计研究工作。 （５）可接收外来数字脉冲信号。 具备以上几个功能的电度表校验装置如图３所示，图中 数字式校验装置通过光纤接口和数字式电度表对接．计算电 度后．输出校验脉冲。数字式电度表校验仪采集到校验脉冲 后，与标准电度量进行比较，计算得出电度表的误差。 电能袁校验仪 数字信号源 数字合成．输出标准正弦玻采样值 数字标准电能表１ －－－－－－ ．．．．．．．．．．，．，—－－－－－－－－－－－－－一『 脉冲采样 ＿＝— １ｒ —＝＿ 』， ｌ光纤以太网输入 脉冲输出 标准数字电流、电压信号 被枝电能袁 １ 图３数字式电能表校验装置原理框图 ５．２．２数字式电能表的溯源问题 传统的三相四线制电子式电能表的输入为三路模拟电 压、三路模拟电流．与互感器的二次输出存在电气连接。而数 字式电能表的输入为数字信号，通过光纤传输，电度表与电子 式互感器之间不存在电气联系。此类电度表在理论上不存在 误差，但受各方面因素的影响，必然存在偏差，但是数字式电 度表的精度稳定性更高，温漂的影响更小。因此，数字式电度 表也要进行量值溯源。 模拟合并器是检验装置关键部分，采集了模拟信号后，通 过光纤以太网发送给被检的数字式电度表，进行比对和校对。 整个检验装置包含标准电度表、模拟合并器和功率源三个主
