張仲耀，張曉東，楊　劍，王兆軍，王春暉（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南　250003）

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新型電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)

張仲耀，張曉東，楊劍，王兆軍，王春暉
（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003）

摘要：為提高電能計量效率，增強電能計量裝置應用效果，設計開發(fā)一種新型電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)。首先介紹該系統(tǒng)的構成及實現(xiàn)原理，進而分析其核心技術，結合應用實例說明該系統(tǒng)的功能和作用。電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)的應用，能夠為電能計量與管理提供方便，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供保障。

關鍵詞：遠程校驗；設計標準；應用效果；電能計量裝置；運行效率

0　引言

電能計量裝置種類繁多，包括計量用電壓電流互感器測試儀、電流互感器、電能表及臺體測試儀、電能計量柜等。它們能夠提高電力企業(yè)的生產效率，確保電力生產系統(tǒng)運行的安全可靠性，也為電費核算提供主要依據(jù)。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展和電力行業(yè)體制改革，電能計量技術及裝置在我國電力行業(yè)中越來越重要。

就我國目前情況來看，電能計量裝置的使用仍局限于技術人員攜帶儀器至現(xiàn)場進行周期性檢驗工作。該方法雖然具有一定的可操作性，但無法實現(xiàn)對互感器二次回路實際運行情況的實時監(jiān)測，管理成效低，難以及時發(fā)現(xiàn)處理故障和竊電行為且需要技術人員對數(shù)據(jù)信息手工記錄，大大增加了技術人員工作量。

1　系統(tǒng)構成

1.1系統(tǒng)構成及功能

遠程校驗系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電能計量裝置的基礎上，利用新技術設計制造而成的。系統(tǒng)除具備傳統(tǒng)電能計量裝置的所有功能之外，還具有系統(tǒng)運行實時監(jiān)測和故障判斷等功能；實現(xiàn)電能計量管理方式的更新?lián)Q代，將較為新型的“自動校驗法”納入本系統(tǒng)［1］；進一步擴展監(jiān)測范圍，可對互感器進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)分為管理主站、通信網(wǎng)絡、監(jiān)測設備3個部分。

1．1．1管理主站

管理主站是遠程校驗系統(tǒng)的核心，對電力生產整個過程中產生的各種數(shù)據(jù)信息進行實時遠程監(jiān)測及控制，也為另外兩個部分提供電能計量的數(shù)據(jù)信息。遠程校驗系統(tǒng)管理主站界面如圖1所示。

1．1．2通信網(wǎng)絡

通信網(wǎng)絡具有強大的通信功能能夠實現(xiàn)遠程校驗系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的快速交互與共享，支持局域網(wǎng)、本地串行通信網(wǎng)絡、廣域網(wǎng)等多種通信模式。

1．1．3監(jiān)測設備

監(jiān)測設備主要完成電力生產系統(tǒng)中所有基礎設備電能計量信號的收集、分析、處理、保存，同時具備數(shù)據(jù)遠程傳播以及“遙控遙調”的功能［2］。

監(jiān)測設備主要包括本地及遠程控制計算機、存儲器、LCD顯示器、微處理器、電能表、標準模塊以及通道切換與數(shù)據(jù)采集模塊，采用模塊化集成設計。

1.2系統(tǒng)特點

電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)是一種具有較高效力的電能計量設備，它在實際運用中能夠實現(xiàn)電能生產系統(tǒng)的實時監(jiān)測；對電能監(jiān)測數(shù)據(jù)進行自動化分析；提供電能監(jiān)測數(shù)據(jù)的交互與共享；提高電能計量裝置運行效率；確保電能計量裝置運行的安全可靠性；提高電力企業(yè)的生產效益。電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)在電力企業(yè)中應用是非常必要的。

2　核心技術分析

電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)的核心技術主要包括信號轉換技術和遠程通信分析技術。

2.1信號轉換技術

脈沖信號轉換。電力生產系統(tǒng)的脈沖信號經(jīng)過屏蔽電纜輸送到該系統(tǒng)后，系統(tǒng)執(zhí)行“信號整形處理”命令，將模擬量轉換為數(shù)字量送入CPU進行信息處理。然后再將處理信號輸送到遠程控制計算機中，作為電能計量誤差分析的主要依據(jù)。

電壓信號轉換。該系統(tǒng)對電壓信號采用“并接法”收集［3］，具備過流保護以降低電壓回路給電壓信號收集造成的影響［4］。當電力生產系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題時，遠程校驗系統(tǒng)也可以將電壓回路和整個電力生產系統(tǒng)斷開，同時對TV二次回路中的電壓信號進行收集，有效避免因二次回路突然停電造成電壓數(shù)據(jù)瞬間丟失而無法處理斷電數(shù)據(jù)的問題。其次，為了能夠使遠程校驗系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的信號收集，利用“高阻抗收集電路”［1］對該遠程校驗系統(tǒng)的繼電選擇裝置進行設計，確保當遠程校驗系統(tǒng)在測試狀態(tài)時才對二次回路中的電壓信號進行收集。另外，在二次回路中增設過流保護機制，確保其運行時的可靠性與安全性。

電流信號。利用“串接法”將遠程校驗系統(tǒng)與電流互感器和電能表進行連接，形成“環(huán)形布線”模式［3］，且為了確保遠程校驗系統(tǒng)運行的安全性，設置過壓保護機制［4］。同時，合理應用穿心TA，使遠程校驗系統(tǒng)輸出的電流可以在穿心TA作用下，轉換成系統(tǒng)所需電流信號，再進行電壓信號的選擇切換。當進行信號轉換時，應依據(jù)電流信號實際情況，結合整個校驗系統(tǒng)的實際運行狀況，選擇最適轉換時間。

2.2遠程通信分析技術

遠程校驗系統(tǒng)運用“Modbus RTU”數(shù)據(jù)通信協(xié)議實現(xiàn)“點對點”通信過程，即“單發(fā)模式”。該系統(tǒng)的通信接口選取“RS232接口”，可借助轉換設備將該通信接口與其他通信網(wǎng)絡橋接，再利用系統(tǒng)預置軟件對電能計量的各種數(shù)據(jù)信息進行上傳、輸送、交互、共享以及下載。

3　實際應用

電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)已應用于廣安市某110 kV變電站生產系統(tǒng)中，2011-09-23投入運行［5］。技術人員對該系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，主要監(jiān)測內容包括設備的運行情況、數(shù)據(jù)信息的輸送情況、信號的轉換情況以及各功能的執(zhí)行情況。通過對實際應用情況進行分析總結，驗證了該系統(tǒng)的主要功能。

智能生成各類數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計報表。電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)具有比較強大的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計功能，依據(jù)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計結果，進行科學、有效地分析和處理，可匯總成為電能計量所需的各種報表，如：數(shù)據(jù)誤差分析報表、電力系統(tǒng)實時運行參數(shù)報表以及電力系統(tǒng)報警成因分析報表等。某地區(qū)3條線路運行參數(shù)報表如表1所示。

圖1　遠程校驗系統(tǒng)管理主站界面

智能繪制各類型數(shù)據(jù)曲線圖。遠程校驗系統(tǒng)能夠對電力生產系統(tǒng)中各設備電流、電壓等參數(shù)的變動情況進行分析，依據(jù)分析結果，繪制對應曲線圖。

電力生產系統(tǒng)運行參數(shù)實時設置。在電力生產系統(tǒng)實際運行過程中，電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)可以在主站上對電力系統(tǒng)的實際運行參數(shù)進行下載與修改，如：回路編號及名稱、校驗表實際運行圈數(shù)、脈沖信號常數(shù)、自動檢驗周期、各種測量儀表編號以及誤差勘驗種類等。另外，遠程校驗系統(tǒng)可借助“實時遙控”，對電力生產系統(tǒng)中各設備運行狀態(tài)進行檢測與控制，確保能夠在故障發(fā)生時及時獲取故障發(fā)生源。

輔助功能。具備遠程通信功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互與共享；具有對電能計量數(shù)據(jù)信息的查詢、更改、存儲、統(tǒng)計、分析及處理等功能，且后臺操作軟件能夠將被檢回路中所有電能計量數(shù)據(jù)進行及時、有效地錄入和保存；具備一些數(shù)據(jù)信息輔助管理及其他功能。

4　結語

針對傳統(tǒng)電能計量裝置中的不足之處，設計開發(fā)出了電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)在具備傳統(tǒng)電能計量裝置基礎功能上，增設多項新功能，包括實時監(jiān)測功能、遠程控制功能、通信網(wǎng)絡功能、數(shù)據(jù)處理功能以及繪制曲線圖功能等。這些功能的實現(xiàn)，提高了電能計量裝置的運行效率，為電力生產系統(tǒng)提供了安全、可靠的運行環(huán)境。因此，應合理推廣應用電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)，大大提高電力企業(yè)的生產效率，確保電力企業(yè)能夠提供高質量電能，從而推動社會經(jīng)濟市場持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

表1　地區(qū)3條線路運行參數(shù)報表

參考文獻

［1］林爾迅，田翔，郭燚，等．電能計量裝置遠程校驗系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用［J］．機電工程技術，2013（8）：140-142，196．

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

［3］羅志坤．電能計量在線監(jiān)測與遠程校準系統(tǒng)的研制［D］．長沙：湖南大學，2011．

［4］王玥，徐卉．電能計量裝置遠程校驗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］．電子制作，2014（20）：26-27．

［5］郝俊峰．電能計量裝置遠程校驗與監(jiān)控系統(tǒng)的研究［D］．保定：華北電力大學，2012．

A New Remote Calibration System of Electric Energy M etering Device

ZHANG Zhongyao，ZHANG Xiaodong，YANG Jian，WANG Zhaojun，WANG Chunhui
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Abstract:In order to improve the efficiency of electric energy metering and enhance the application effect of electric energy metering device，a new remote calibration system for electric energy metering device was designed．Firstly，the composition and principle of the system were introduced．Secondly，the core technology and function of the system were analyzed combined with practical applications．The application of the system can provide convenience for electric energy metering and management and guarantee for safe and stable operation of the power system．

Key words:remote calibration；design criteria；application effect；electric energy metering device；operational efficiency

中圖分類號：TM933．4

文獻標志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0047-03

收稿日期：2015-10-28

作者簡介：

張仲耀（1984），男，高級技師，從事計量中心現(xiàn)場檢驗室電能計量裝置安裝與質量抽檢技術工作。