敬素梅

（黃河電力檢修工程有限公司，青海 西寧810016）

0 引言

隨著我國(guó)電力企業(yè)電網(wǎng)管理能力進(jìn)一步提高，交流采樣測(cè)量裝置的工作范圍不斷擴(kuò)大，其已成為現(xiàn)階段進(jìn)行電網(wǎng)測(cè)量的重要設(shè)備，并在有功功率測(cè)量、無(wú)功功率測(cè)量與電壓測(cè)量等方面發(fā)揮著突出作用。從性能方面來(lái)看，交流采樣裝置屬于測(cè)量模塊，是電力參數(shù)計(jì)量?jī)x器。交流采樣測(cè)量裝置不同于傳統(tǒng)的變送器，不具備獨(dú)立性能。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過(guò)采集裝置收集電網(wǎng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，可有效計(jì)算出電壓、有功功率等數(shù)值，具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。本文從交流采樣測(cè)量裝置的原理出發(fā)，對(duì)其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要討論。

1 交流采樣測(cè)量裝置基本原理

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，測(cè)量設(shè)備通過(guò)交流采樣方式以一定比例對(duì)交流信號(hào)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)計(jì)算得出最終數(shù)據(jù)，以軟件分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件統(tǒng)計(jì)是交流采樣技術(shù)的基本特點(diǎn)。

交流采樣由一條階梯狀曲線取代一條光滑線，其誤差原理為：（1）將連續(xù)采樣獲得的電壓進(jìn)行量化處理，產(chǎn)生量化誤差；（2）以時(shí)間離散型數(shù)據(jù)取代時(shí)間的連續(xù)性數(shù)據(jù)，取代過(guò)程中產(chǎn)生誤差［1］。這種誤差受正弦信號(hào)周期采樣點(diǎn)的數(shù)量決定，取決于CPU處理時(shí)間與A／D轉(zhuǎn)換器運(yùn)轉(zhuǎn)功率。從電力運(yùn)行特點(diǎn)來(lái)看，連續(xù)性周期交變電壓U的計(jì)算公式為：

式中，u（t）為電壓瞬間值；T為信號(hào)周期。

在現(xiàn)實(shí)計(jì)算中，交流采樣法主要包括3種方法，即準(zhǔn)同步采樣法、非同步采樣法與同步采樣法。上述3種方法在采樣中各有優(yōu)缺點(diǎn)，以同步采樣法為例，其有2種實(shí)現(xiàn)方式，分別是硬件同步采樣與軟件同步采樣，但在采樣過(guò)程中，采樣周期無(wú)法實(shí)現(xiàn)與被測(cè)量單位同步，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果被復(fù)查［2］。

從理論上講，采樣頻次越高，所得的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，然而在實(shí)際操作過(guò)程中，采樣頻率會(huì)受到各種外界條件干擾，所能采集的樣本數(shù)據(jù)只能被確定在較小范圍內(nèi)。交流采樣將所收集數(shù)據(jù)統(tǒng)一交給調(diào)度室，并在調(diào)度室內(nèi)完成計(jì)算?，F(xiàn)階段常用于交流采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)約分別為101規(guī)約與CDT規(guī)約。但由于現(xiàn)階段各個(gè)交流采樣測(cè)量裝置制作廠商規(guī)約型號(hào)較混亂，導(dǎo)致同一型號(hào)的設(shè)備之間也存在明顯差異。

2 交流采樣測(cè)量裝置校驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)階段的《交流采樣測(cè)量裝置校驗(yàn)規(guī)范》與《交流采樣測(cè)量裝置校驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，將采樣周期劃分為周期校驗(yàn)與投運(yùn)前校驗(yàn)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體結(jié)果如下：周期校驗(yàn)項(xiàng)目：外觀檢查、絕緣電阻測(cè)量、基本誤差校正。投運(yùn)前校驗(yàn)項(xiàng)目：外觀檢查、絕緣電阻測(cè)量、基本誤差校正、輸入量變化引起的改變量測(cè)量、不穩(wěn)定電流對(duì)無(wú)功功率引起的改變量測(cè)量。

由上可知，周期校驗(yàn)項(xiàng)目與投運(yùn)前校驗(yàn)項(xiàng)目存在明顯不同，投運(yùn)前校驗(yàn)項(xiàng)目所包含的測(cè)量范圍更廣，所涉及的公式運(yùn)算數(shù)目更多，為保證能完整地將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，就要進(jìn)一步約束校驗(yàn)裝置。雖然現(xiàn)階段校驗(yàn)裝置正處于不斷完善之中，其功能輸出能滿足電網(wǎng)功率校正需要，但其中存在的一些問(wèn)題導(dǎo)致校驗(yàn)過(guò)程受阻，如校驗(yàn)結(jié)果不規(guī)范等［3］。

3 交流采樣測(cè)量裝置在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，交流采樣系統(tǒng)已在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，各個(gè)電力企業(yè)都建立了相應(yīng)的虛擬儀表，用于監(jiān)控各種形式下多種電力輸出數(shù)據(jù)，交流采樣成為現(xiàn)代電網(wǎng)智能化運(yùn)行中不可缺少的一部分。

交流采樣測(cè)量裝置因具有穩(wěn)定可靠、計(jì)算精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)得到當(dāng)前社會(huì)一致好評(píng)，這種測(cè)量方式同樣在其他生產(chǎn)單位得到廣泛應(yīng)用。其電壓等級(jí)已由傳統(tǒng)的500kV大型變電站發(fā)展為35kV無(wú)人變電站，在近幾年變電站改造、建設(shè)過(guò)程中，已有超過(guò)87%的變電站采用了交流采樣裝置，指針式測(cè)量?jī)x器與變送儀器基本上被淘汰。

在今后實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用交流采樣測(cè)量裝置必須要考慮以下問(wèn)題：（1）硬件設(shè)備是否可靠［4］；（2）軟件運(yùn)算處理功能能否滿足數(shù)據(jù)運(yùn)算需要。

3.2 在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)中的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)是交流采樣裝置應(yīng)用的關(guān)鍵，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，本文認(rèn)為，在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)中應(yīng)用交流采樣測(cè)量技術(shù)，必須注意以下問(wèn)題：

3.2.1 不同型號(hào)下的通信規(guī)約

根據(jù)不同電力企業(yè)電力管理需要，交流采樣過(guò)程涉及多種通信規(guī)約，除上文中所提到的101規(guī)約與CDT規(guī)約之外，還包括1801、DISA等多種類型。由于不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)方式存在差異，導(dǎo)致同一種規(guī)約在操作使用、運(yùn)行管理中存在不同，增加了檢驗(yàn)難度。對(duì)于生產(chǎn)人員而言，必須嚴(yán)格掌握通信規(guī)約操作特點(diǎn)，根據(jù)報(bào)文了解相關(guān)含義，實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)用各種規(guī)約計(jì)算方法。

3.2.2 通信口連接管理

現(xiàn)階段大部分交流采樣裝置未設(shè)置專門(mén)與外界進(jìn)行連接的檢驗(yàn)接口。因此在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，可通過(guò)斷開(kāi)交流采樣裝置的方式對(duì)各種通信口的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。常見(jiàn)的通信接口主要有 RS－485與 RS－232，網(wǎng)絡(luò)接口有 RJ－45、USB 等［5］，工作人員必須根據(jù)不同工作需要，利用各種接口獲得更好的數(shù)據(jù)接收效果，例如，通過(guò)RS－232轉(zhuǎn)接到USB等。

3.2.3 裝置現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

若在采樣過(guò)程中，數(shù)據(jù)出現(xiàn)基本誤差對(duì)比明顯的現(xiàn)象，需要對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一校準(zhǔn)。受生產(chǎn)方式的影響，同一種型號(hào)下的規(guī)約存在差異，導(dǎo)致校準(zhǔn)方法、軟件結(jié)構(gòu)之間也存在差異。部分差異可通過(guò)硬件設(shè)施進(jìn)行校準(zhǔn)，如天億公司生產(chǎn)的DMP300等。然而在實(shí)際工作中，更多數(shù)據(jù)是通過(guò)軟件進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，工作人員在校準(zhǔn)時(shí)，必須要詳細(xì)掌握校準(zhǔn)方法；若校準(zhǔn)期間校準(zhǔn)方法出現(xiàn)變動(dòng)，必須要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，確保備份無(wú)誤后再開(kāi)始二次校準(zhǔn)；若校準(zhǔn)過(guò)程中對(duì)軟件進(jìn)行修改，則必須卸載軟件后并重新安裝軟件。

3.2.4 不同采樣裝置與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的配合

部分生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)在原產(chǎn)品上增添不同功能，例如增加指示功能，要求在進(jìn)行一次判斷后才能在合閘位置進(jìn)行采樣；而部分要求在關(guān)閉電源后才能進(jìn)行采樣。因此對(duì)于工作人員來(lái)說(shuō)，必須仔細(xì)閱讀操作說(shuō)明書(shū)，在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，針對(duì)不同設(shè)備采取不同的檢測(cè)方法。

部分應(yīng)用在發(fā)電廠站頂端的間隔層會(huì)設(shè)置交流采樣測(cè)量裝置，而在功能劃分中主要由繼電保護(hù)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)共用。因此在裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)過(guò)程中，必須與其他科室的工作人員進(jìn)行配合。在檢修運(yùn)行裝置時(shí)，要充分考慮各種防護(hù)措施與注意事項(xiàng)，例如是否需要退出相關(guān)的保護(hù)壓板等，在做好安全措施后，才可進(jìn)行交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)交流采樣測(cè)量裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要分析。從功能上來(lái)看，交流采樣測(cè)量裝置屬于一種成熟的電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，卻存在多種問(wèn)題。因此在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)過(guò)程中，必須詳細(xì)掌握不同規(guī)約的操作特點(diǎn)與運(yùn)行規(guī)律，結(jié)合本電力企業(yè)的工作要求，不斷改進(jìn)應(yīng)用形式，進(jìn)一步提高模塊應(yīng)用能力。同時(shí)，在裝置現(xiàn)場(chǎng)，必須仔細(xì)分析外部環(huán)境對(duì)檢驗(yàn)效果的影響，保證模塊平穩(wěn)運(yùn)行。

［1］張靜.交流采樣測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)有關(guān)問(wèn)題的探討［J］.浙江電力，2012（9）

［2］姜建國(guó)，喬樹(shù)通，郜登科.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014（3）

［3］范景哲，韓日滔，李玲芬，等.淺析交流采樣測(cè)量裝置的選用與誤差測(cè)試［J］.中小企業(yè)管理與科技，2014（13）

［4］丁明，陳忠，蘇建徽，等.可再生能源發(fā)電中的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)綜述［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013（1）

［5］湯廣福，賀之淵，龐輝.柔性直流輸電工程技術(shù)研究、應(yīng)用及發(fā)展［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013（15）