李 劍

(四川省電力公司資陽公司，四川 資陽，641300)

0 引言

隨著中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，同時隨著中國電力工業(yè)的快速發(fā)展，社會對供電的可靠性和電能質(zhì)量提出了更高的要求。要保證電網(wǎng)的長期安全穩(wěn)定運行，必須在提高電網(wǎng)管理水平的同時，也加強電網(wǎng)建設(shè)。電能計量裝置的檢定記錄是電網(wǎng)運行技術(shù)經(jīng)濟指標核算的基礎(chǔ)，更是貿(mào)易雙方結(jié)算電費的法定依據(jù)。因此，對電能計量裝置的管理工作也是尤為重要;電能計量裝置管理的目的是為了保證電能計量量值的準確、統(tǒng)一和電能計量裝置運行的安全可靠。為保證計量準確，必須按照SD 109－1983《電能計量裝置檢驗規(guī)程》和DL/T 448－2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》進行檢驗。

1 電能計量檢定實際生產(chǎn)力水平和今后的發(fā)展方向

電能計量裝置包括各種類型電能表、計量用電壓互感器(簡稱TV)及其二次回路、計量用電流互感器(簡稱TA)及其二次回路、電能計量柜(箱)等。各類電能計量裝置應(yīng)配置的電能表、互感器的準確度等級不應(yīng)低于規(guī)程要求值。如:Ⅰ類電能計量裝置配置0.2S 或0.5S 級有功電能表，0.2 級 TV，0.2S 級 TA;Ⅱ類電能計量裝置配置0.5S級電能表，0.2級TV，0.2S級TA;Ⅲ類電能計量裝置配置1.0級電能表，0.5級TV，0.5S級TA;規(guī)程對各類電能計量裝置現(xiàn)場檢驗做出了嚴格的規(guī)定。如:Ⅰ類電能表至少每3個月現(xiàn)場檢驗一次，Ⅱ類電能表至少每6個月現(xiàn)場檢驗一次，Ⅲ類電能表至少每年現(xiàn)場檢驗一次;高壓互感器每10年現(xiàn)場檢驗一次，當現(xiàn)場檢驗互感器誤差超差時，應(yīng)查明原因，制訂更換或改造計劃，盡快解決，時間不得超過下一次主設(shè)備任務(wù)檢修完成日期;運行中的電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)定期進行檢驗，對35 kV及以上電壓互感器二次回路電壓降，至少每兩年檢驗一次，當二次回路負荷超過互感器額定二次負荷或二次回路電壓降超差時應(yīng)及時查明原因，并在一個月內(nèi)處理。

電力公司目前采用的對計量器具的測試大多數(shù)采取實驗室校驗后投入現(xiàn)場使用，但是這種方法目前來看有如下的一些弊端。

(1)試驗室和現(xiàn)場的情況有很大的不同，如溫濕度等，導致一些設(shè)備現(xiàn)場測試結(jié)果和實驗室測試結(jié)果有很大不同。

(3)試驗室無法得到適時電壓互感器二次壓降值。

同時，當需要現(xiàn)場校驗電流、電壓互感器誤差時，需要停電操作，同時所需攜帶設(shè)備笨重，接線復雜，工作量大;且還具有檢定人員出現(xiàn)操作錯誤時易造成的安全事故。為此，所介紹的電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用和吸收了計算機、傳感器、通信和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號處理以及智能診斷等技術(shù)的最新成果，可實現(xiàn)計量設(shè)備檢定從傳統(tǒng)方式向優(yōu)化決策的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)計量設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和基于狀態(tài)的優(yōu)化檢修方案，減少停電試驗工作量和維護費用，提高系統(tǒng)供電可靠性，提高設(shè)備維護效率，以及及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，減少突發(fā)性事故損失等。電能計量裝置在線監(jiān)測應(yīng)是今后計量檢定工作的發(fā)展方向。

2 電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種針對電能計量裝置管理工作而開發(fā)設(shè)計的自動化管理工具;實現(xiàn)了實時在線地實現(xiàn)對電能表的遠程校驗、TV特性參數(shù)以及二次回路的監(jiān)測、TA特性參數(shù)以及二次回路的監(jiān)測，并且在主站可以將所有數(shù)據(jù)進行集中管理。通過應(yīng)用電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)，計量管理人員就可以及時發(fā)現(xiàn)計量裝置的故障，并立即通知處理，而且系統(tǒng)能夠記錄故障發(fā)生時的負荷曲線。當計量裝置誤差超限時，計量管理人員也更容易及時發(fā)現(xiàn)、及時處理。

電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由兩個組成部分:現(xiàn)場監(jiān)測終端和主站管理中心。整個電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)分層設(shè)計，每層之間采用標準的通訊或接口協(xié)議，每層的功能標準化，模塊化，每個模塊完成特定的功能，可根據(jù)需要增加或減少模塊，模塊可即插即用，使系統(tǒng)有很高的可靠性和很大的組網(wǎng)和擴展靈活性。

2.1 現(xiàn)場監(jiān)測終端

實現(xiàn)對現(xiàn)場各個接入的電能計量點的校驗信號采集、分析處理、結(jié)果存儲，并支持本地/遠程通訊，可實現(xiàn)與本地/遠程計算機進行數(shù)據(jù)傳輸、參數(shù)修改、遠程遙控等。

2.2 主站管理中心

作為系統(tǒng)遠程控制中心，對現(xiàn)場終端監(jiān)測數(shù)據(jù)、測試參數(shù)及遠程測試的統(tǒng)一管理中心，也可作為主站web發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)器，為數(shù)據(jù)的web網(wǎng)絡(luò)共享提供數(shù)據(jù)源。

2.3 同步測量技術(shù)

由于測量二次壓降時，TV二次側(cè)的電壓采集與儀表側(cè)的電壓采集一般不在一個現(xiàn)場終端上，因此需要不同終端同步進行采集。

2.4 安全性及可靠性

(1)為保證一次運行設(shè)備的安全，電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)在與一次系統(tǒng)的連接環(huán)節(jié)上采取了隔離及保護措施。

治療1及2周后，常規(guī)組及電刺激組患手MMP治療前后各時間點比較均差異無統(tǒng)計學意義；氣壓組及聯(lián)合組患手MMP均較治療前及常規(guī)組和電刺激組明顯提高(均P<0.01)，且聯(lián)合組高于氣壓組(P<0.01)。見表2。

(2)電流交流測量回路選用自行設(shè)計的穿心式電流互感器，通過磁耦合方式測量一次電流，與一次系統(tǒng)沒有電的聯(lián)系并不改變一次系統(tǒng)原有的接線方式。

(3)穿心式電流互感器一次穿心引線與二次線圈間有足夠的耐操作沖擊和雷沖擊的水平，而且從交流測量回路進入電子電路部分有放電保護管保護電子電路部分免受過電壓的侵害，因此，即使一次發(fā)生閃電事故，也不會影響損壞在線監(jiān)測系統(tǒng)。

(4)電壓交流測量回路選用自行設(shè)計的高精度隔離電壓互感器測量系統(tǒng)電壓，為防止接入測量TV的一次和二次側(cè)發(fā)生短路事故，在一次側(cè)加入保險絲，二次側(cè)加入限流阻抗。

2.5 可靠性設(shè)計

(1)電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)可靠性設(shè)計的關(guān)鍵，除了前面談到的電流互感器系統(tǒng)的設(shè)計外，電磁兼容的設(shè)計是不可忽視的環(huán)節(jié)。

(2)在測量微弱信號時，互感器本體對空間磁場以及互感器二次繞組對雜散電容有相當?shù)拿舾卸?，會直接影響測量的穩(wěn)定度，為此在傳感器電磁屏蔽環(huán)節(jié)采取專門的措施。

(3)信號傳輸線采用雙層屏蔽電纜。

(4)電源系統(tǒng)采取了隔離、屏蔽與濾波措施。

(5)現(xiàn)場采集終端采用軟硬件WATCHDOG技術(shù)。

3 主要功能介紹

3.1 技術(shù)簡介

電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)采用高集成設(shè)計，其所有監(jiān)測功能模塊(除主站管理計算機及軟件外)均集中在一個標準計量屏柜中;通過敷設(shè)各種信號電纜，將被監(jiān)測回路的各種信號引入到系統(tǒng)終端中進行采集;該設(shè)計使得系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)緊湊、現(xiàn)場安裝方便，具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)需采集的信號有:TA二次電流信號、TA二次端電壓信號、TV二次端電壓信號、電能表端電壓信號、電能表電脈沖信號。如圖1所示。

圖1 電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖

3.2 TV二次壓降在線監(jiān)測

在發(fā)電廠和變電站中，從現(xiàn)場裝設(shè)的電壓互感器到控制室內(nèi)的電度表之間的二次連接導線往往較長，且中間往往有各種開關(guān)、繼電器觸點、端子排等，這些都存在一定的電阻值。隨著運行時間的增加，由于老化、銹蝕等原因，電阻還會不斷加大。如果二次所接表計、繼保裝置及其他負荷較重，負荷電流也較大，同時還有負載功率因數(shù)、接線方式、外磁場在二次回路中感生的電勢等都會影響和產(chǎn)生TV二次回路的電壓降。實際運行中，這部分壓降造成的誤差往往比電能表和電壓互感器本身的誤差大的多，以至嚴重影響電能計量的準確性。根據(jù)DL 448－2000《電能計量裝置管理規(guī)程》中規(guī)定:電壓互感器二次回路的壓降值，對于Ⅰ類及Ⅱ類計量裝置不能超過0.2%，對于以下的計量裝置不能超過0.5%。其方法如圖2所示。

圖2 壓降測試原理

該方法的原理是用一個高等級的標準電壓互感器把TV側(cè)的電壓隔離后與儀表側(cè)電壓組成側(cè)差回路，然后把差壓信號送入校驗儀，由校驗儀測出二次壓降的比差、角差，此方法具有數(shù)據(jù)測試穩(wěn)定、精度較高的特點。與人工測試方法不同的只是系統(tǒng)將臨時拖放的測試電纜以布線的形式固定下來，通過其內(nèi)部專用的電路模塊來完成電壓的測量和比較計算。電壓引入端設(shè)計了過流保護措施。

3.3 TA二次負荷測試

TA二次負荷測試原理見圖3。

圖3 TA二次負荷測試原理

通過高精度的穿心式電流互感器來測量二次電流I，并通過敷設(shè)信號電纜至TA二次端子箱采集TA二次端電壓U，由公式S=U×I計算出TA實際二次負荷及相應(yīng)的負荷功率因數(shù)。

3.4 電能表校驗

對電能表誤差的測試方法采取目前常用的標準比較法，即，校驗時將被檢表的電壓和電流信號進行切換使校準表與其相同，通過比較被檢表與標準表的電能脈沖信號來計算被檢表的誤差。采用內(nèi)置高準確度標準表，現(xiàn)場將被監(jiān)測電能表的脈沖引入系統(tǒng)脈沖端口，經(jīng)信號整形和預處理后，被測電表的脈沖送入微處理器與系統(tǒng)內(nèi)部的標準電能脈沖進行比較、計算，得到電能表的誤差。測試原理如圖4所示。

圖4 電能表誤差測試原理

4 應(yīng)用實例說明

4.1 應(yīng)用實例1

收集了電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)在110 kV龍臺變電站的運行數(shù)據(jù)，如表1所示。該監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示(數(shù)據(jù)記錄間隔為1小時)，在2008年5月12日14:26前(地震前)，監(jiān)測的TV二次回路壓降值正常，但，2008年5月12日15:28以后，監(jiān)測的TV二次回路 壓降值發(fā)生突變，且明顯超出規(guī)定門限。

表1 龍臺變電站實測數(shù)據(jù)1

表2 龍臺變電站實測數(shù)據(jù)2

針對該問題發(fā)生的時間為2008年5月12日，并且，該壓降發(fā)生突變的前后，正好發(fā)生在5月12日14:28地震前后，因此，推測地震引起該超差現(xiàn)象。初步推斷:地震導致TV二次回路中的某接點或線路松動、接觸不良或受損，引起TV二次回路壓降突然增大，超出規(guī)定范圍。因此，首先對被監(jiān)測TV二次回路的各個接點及線路進行排查，同時進行加固處理;經(jīng)過對該TV二次回路所有接點進行加固處理后，被監(jiān)測TV二次回路壓降回復正常值，即，與發(fā)生突變前一致。經(jīng)過上述現(xiàn)場排查，得出該故障情況的結(jié)論是:地震導致TV二次回路中的接點松動、接觸不良或受損?，F(xiàn)場處理后，線路回復正常。

4.2 應(yīng)用實例2

截取了電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)在110 kV龍臺變電站在2008年5月12日13:26至2008年5月13日06:27的運行數(shù)據(jù)，如表2所示。該監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示“5.12”地震期間，電能表12305553運行穩(wěn)定、誤差良好。

5 結(jié) 語

通過電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)的實踐應(yīng)用，改善了目前存在對電能計量裝置的檢測手段落后、單一、整個二次回路的監(jiān)測和故障檢測困難、提高電能計量準確性及電量追補的科學性等問題;減少了電能計量外勤工作人員的大量現(xiàn)場校驗工作，提高了工作效率;減少了變電站運行設(shè)備的停電檢測時間;實現(xiàn)了電能計量裝置管理無紙化，提高了計量裝置運行狀況監(jiān)測和維護管理水平，進一步保證電能計量裝置的安全性、準確性、可靠性。

不過目前該電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用還存在不足，如系統(tǒng)單臺設(shè)備監(jiān)測容量偏小，可繼續(xù)擴展(如可監(jiān)測30條線路)，以實現(xiàn)單臺監(jiān)測設(shè)備對廠站內(nèi)的所有計量裝置進行監(jiān)測，提高系統(tǒng)適用性。目前，系統(tǒng)母線TV切換功能為手動切換，需人為輔助操作，該功能還有改進空間，應(yīng)能實現(xiàn)系統(tǒng)自動識別、切換，達到真正的自動切換目的。

同時，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化將是針對智能電網(wǎng)智能量測系統(tǒng)的計量裝置的電能計量在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

［1］DL/T 448－2000，電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程［S］.

［2］SD 109－1983，電能計量裝置檢驗規(guī)程［S］.

［3］白洋.電能計量裝置遠程校驗監(jiān)測系統(tǒng)［J］.電測與儀表.2005，42(7):30 －32.

［4］鹿凱華，趙斌.關(guān)口電能計量裝置誤差的實時監(jiān)測［J］.山東電力高等?？茖W校學報，2008(4):50－52.

［5］盧樹峰.關(guān)口電能計量裝置的現(xiàn)狀分析與思考［J］.電測與儀表，2005，42(8):21 －23，8.

［6］羅志坤，滕馬勝，萬全.高壓電能計量裝置遠程校驗與監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］.電子測量技術(shù)，2007，30(2):172－175.