关口电能计量装置远程在线监测及分析平台研究

关口电能计量装置远程在线监测及分析平台研究
作者：曹敏等
来源：《科教导刊·电子版》2015年第11期
摘要随着社会生产的进步，人民生活水平的提高，全社会对电力需求也越来越大，这就使得变电站计量点的数量越来越多，供电企业对各自所属的变电站计量点的数据采集要求也越来越高，为此通过本项目研究开发集最新智能传感、分析、数据比较和数据管理的在线检测和监测的电能计量远程维护分析平台。

在保证安全的条件下，为运行中的关口电能计量装置、二次回路提供远程维护、在线检测、在线监测、故障分析、电能质量分析等提供一个量化的依据。

利用现代化的高速双向通信网络，对关口电能计量装置进行远程在线监测及数据分析，不仅实现对关口电能计量装置的运行工况、准确度进行掌控，还能实现电能计量数据的数字化、网络化管控。

关键词变电站关口电能计量装置数字化管理在线监测电能数据分析
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A
1概述
关口电能计量装置是指安装运行在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线、省内下网及重要直供用户等关口计量点的电能计量装置，它记录的电能量作为技术经济指标的基础数据，是保证电力市场能否正常运行的关键。

作为厂网之间、区域电网之间、电网公司与下属供电公司之间、供电公司与大的直供用户之间电量结算的唯一合法数据来源，其在现场运行中出现的问题直接影响到各相关单位的经济利益及线损等重要的电网经济技术指标，被各厂、各公司视为“生命表”。

而关口表运行过程中的技术监督手段和维护管理水平直接影响到关口计量的准确性和装置运行的可靠性。

2关口电能计量装置远程在线监测及分析平台研究
目前，国内外对“智能电网”进行了重点研究及建设，智能电网它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

智能电网对电网的可靠性，安全性，以及电能的质量等都提出了很高的要求，而在现有的电网中，从起始的发电，到最终的用电，都基于电能表的计量，电能表在不同环境下的计量准确度必须得到验证，这就涉及到电能表的现场检定问题。

智能电网对各信息的收集与处理都有高速，高效的要求，如现在新建的数字化变电站，它应用IEC61850进行建模和通信，体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。

而现有众多的变电站都是早期技术，也达不了智能电网网络化、网数字化的要求。

本文研究双向通讯的主要内容包括以下三方面：
（1）在线检测和监测的电能计量远程维护分析平台设计；
（2）主站系统设计；
（3）设计开发0.05级现场数据采集系统及其装置设备。

系统主要包括3 层结构：主站系统、数据处理系统、数据采集系统。

主站系统负责多个站点的数据汇总；数据处理系统是对单个站点多个监测装置的采集数据进行集中；数据采集系统主要由监测装置组成，对关口电能装置各个环节进行数据采集。

2.1开发0.05级现场数据采集系统及其装置设备
如图2所示，系统主要由电压采集模块、电流采集模块、多路三相合并单元、光纤交换机、分站工控机和多路脉冲采集模块组成。

电压、电流采样模块在前端通过光纤与各自的三相合并单元连接，合并单元输出通过光纤交换机将数据汇集到分站工控机中，多路脉冲模块通过以太网与分站工控机连接。

系统中各个模块的分析与设计在后面有详细说明。

2.2 主站及远程在线监测及分析软件设计
图3中实线部分为主站系统部分，主站系统是关口电能计量装置远程诊断与分析系统的核心部分，主要由主站计算机及其操作系统、运行于计算机上的关口电能计量装置远程诊断软件、以及提供主站与厂站关口电能计量装置电表采集器通讯的调制解调器/网络接口设备等组成。

通过主站系统提供的人机交互界面，关口电量计量装置管理人员可以随时掌握全省关口计量装置的运行情况，可实现关口电能表、电表采集器、计量二次回路的远程运行工况监视。

一旦异常发生，比如计量异常：表计失压、掉电、PT断相、CT断线、相序错误、低电池，或电量异常：缺数、大数、主副表电量差异超限等，系统能及时报警，呼叫管理员干预。

呼叫方式可以是屏幕提示、短信通知、电话呼叫等，呼叫信息可以根据责任划分，将特定呼叫只发送给具体责任人。

主站系统可实现关口电能计量装置的远程诊断与分析，可以随时掌握关口计量设备的运行状态，及时发现计量中出现的问题，提高计量的准确性、可靠性、有效性。

对于计量设备本身的问题，电力公司可及时采取补救措施，对于其他管理/安装的问题，电力公司能快速采取措施纠正。

主站的诊断报警功能是通过分析、判断关口表计运行工况事件信息。

根据表计运行工况对计量影响的程度，可以将工况报警分为多个报警级别：如一般信息、普通警告、严重警
告。

针对不同的报警级别，可以定义不同的报警方式：如屏幕提示、短信通知、电话呼叫。

采集模块自动采集到关口表计的运行工况事件后，诊断报警模块进行自动的诊断，然后根据管理员定义的报警方式，将报警信息发送到指定的责任人。

将同时提示、分为多个通过对数据采集模块采集的关口表。

3结语
在电力系统中，用电计费是一个重要的环节，它对电力用户特别是大型工业企业影响极大。

由于大型厂矿、制造工厂用电量巨大，供电电压等级高（可达220 kV），因此电能倍率大是不可避免的，电能表的一个字可能就相当于几十万kW·h，如果电力计量不准确，引起的电费误差将可想而知，真可谓“失之毫厘，谬之千里”。

因此，提高电力计量的准确性就显得尤为重要。

电能是国民经济和人民生活极为重要的能源，电气化程度和管理现代化水平是衡量一个国家发达与否的重要标志。

电力生产的特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门连成一个系统，不间断地同时完成。

发、供、用电三方如何销售与购买电能、如何进行经济计算，涉及许多技术、经济问题。

营业性计费的公正合理，涉及电业部门与用户的经济利益。

提高电能计量的正确性，对发、供、用电三方都是十分必要的。

随着我国电力系统的改革，对电能计量工作提出了更高的要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能测量技术更为重要，需要重视它的完整性和准确性。

电能计量直接关系到电力系统发电量、线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。

随着电力系统的发展，用电波动十分剧烈，峰谷差愈来愈大，计量系统在大幅度的工况变化中工作，使其计量误差增大，已成为电能计量不可忽视的问题。

利用经济杠杆，实施分时计度并分时计价的电能计量方式，在一定程度上可以起到调控负荷、“削峰填谷”的作用，有利于电力系统的运行和发、输、配、用电设备的充分利用。

本项目通过电能计量在线监测系统的实践应用，改善了目前存在对电能计量装置的检测手段落后、单一、整个二次回路的监测和故障检测困难、提高电能计量准确性及电量追补的科学性等问题；减少了电能计量外勤工作人员的大量现场校验工作，提高了工作效率；减少了变电站运行设备的停电检测时间；实现了电能计量装置管理无纸化，提高了计量装置运行状况监测和维护管理水平，进一步保证电能计量装置的安全性、准确性、可靠性。

参考文献
[1] 刘德斌，李育发，李洪丰.吉林省供电侧关口电能量管理系统[J].电力系统自动化，2006，（4）.
[2] 曹敏，梁仕斌，李毅，王昕.云南电网电能计量装置在线监测系统研究[J].电测与仪表，2007，（3）：40-42，54.。