傅宇航

摘 要 近年來(lái)，智能變電站所用采用的智能電能表多采用掛件的安裝方式，安裝于電能表屏或高壓開關(guān)柜內(nèi)，其產(chǎn)品未能做到模塊化，以及未能提供更方便的安裝方式。本文結(jié)合現(xiàn)有智能電能表、多功能電能表、光纖電能表功能，設(shè)計(jì)一款具有多接口、插拔式電能表，以插件的形式集合在10kV保護(hù)測(cè)控一體化裝置，既能滿足計(jì)量與保護(hù)、測(cè)控相互獨(dú)立，又能實(shí)現(xiàn)10kV保護(hù)測(cè)控計(jì)量一體化的功能。

關(guān)鍵詞 電能計(jì)量；插拔式

中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）11-0060-02

1 研究背景

國(guó)度電網(wǎng)公司基建部2013年展開的“規(guī)范化設(shè)計(jì)、模塊化建立”智能變電站試點(diǎn)工作，在變電站技術(shù)形式、設(shè)計(jì)設(shè)備、建立形式等方面都有進(jìn)一步的創(chuàng)新。與普通變電站相比，模塊化智能變電站全面應(yīng)用了通用設(shè)計(jì)、通用設(shè)備，二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)“即插即用”。電能表計(jì)由于體積小巧，具備模塊化，插件化的可行性條件。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本構(gòu)想所采用的電能表以插件的形式，視為10kV保護(hù)測(cè)控裝置的插件之一，出現(xiàn)在10kV保護(hù)測(cè)控一體化裝置機(jī)箱中，可選擇性的通過(guò)獨(dú)立的CPU或共用10kV保護(hù)測(cè)控一體化裝置的CPU，以實(shí)現(xiàn)具備專業(yè)計(jì)量資質(zhì)的計(jì)量設(shè)備與具備專業(yè)保測(cè)資質(zhì)的保護(hù)測(cè)控設(shè)備一體化的形式，滿足運(yùn)行檢修的要求。

3 功能說(shuō)明

3.1 工作原理

基本工作原理如下：16位A/D轉(zhuǎn)換器和DSP高速數(shù)據(jù)處理器對(duì)各相電流、電壓進(jìn)行采樣。通過(guò)相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算，由DSP部分完成對(duì)電參量測(cè)量、電能累計(jì)及電能計(jì)算等工作。計(jì)算數(shù)據(jù)通過(guò)高速通信接口與管理MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；管理部分采用一款16位MCU，主要完成顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、通信、電表功能選擇以及初始化數(shù)據(jù)設(shè)定等工作。其整表硬件原理框圖如圖1所示。

3.2 功能

智能可插拔式電能表計(jì)需具備的功能如下：

1）實(shí)現(xiàn)全電量測(cè)量，可以測(cè)量多種三相電力參數(shù)。測(cè)量值可以實(shí)時(shí)在一體化主機(jī)裝置MMI上顯示，也可遠(yuǎn)傳至電能量采集裝置。2）具有遠(yuǎn)方通訊功能。通過(guò)自帶RS-485通訊接口進(jìn)行DL/T645-2007 或DL/T 645-1997通訊，可以將測(cè)量信息、參數(shù)設(shè)置上傳至后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中管理和監(jiān)控，用戶可以方便的利用通訊進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)編程。3）支持61850邏輯節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)一體化主機(jī)CPU的通訊口與61850主站通訊。4）分時(shí)計(jì)量正反向有功、無(wú)功電能、四象限無(wú)功電能。5）分時(shí)計(jì)量正反向有功、無(wú)功最大需量及發(fā)生時(shí)間。6）復(fù)費(fèi)率功能：可編程4種費(fèi)率，20個(gè)時(shí)段，13套日時(shí)段表，4個(gè)時(shí)區(qū)及30個(gè)公共假日。7）具有兩個(gè)RS485接口和一個(gè)RJ45接口。8）具有參數(shù)自動(dòng)輪顯功能，輪顯的參數(shù)及時(shí)間、順序可設(shè)置。9）實(shí)時(shí)測(cè)量總及A、B、C各相的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素及電網(wǎng)頻率。10）具有失壓、失流、斷相、全失壓、停電、編程、電能清零、電表上下電等事件記錄功能。11）具有電量?jī)鼋Y(jié)和負(fù)荷曲線記錄功能。12）有功和無(wú)功脈沖輸出、需量周期等秒信號(hào)輸出功能。

4 硬件配置與通訊接口設(shè)置

4.1 采樣接口部分

插拔式電能表電壓的采樣接口是被測(cè)電量信息的輸入接口。電量信息包括Ua，Ub，Uc，Un，Ia，Ib，Ic，In。接入電壓為額定電壓如220V或110V，接入電流大小根據(jù)回路的TA的二次電流而定，如1（5）A；接線端子需能滿足承受電流需求而不發(fā)熱。

4.2 電源

10kV保護(hù)測(cè)控一體化主機(jī)采用的是24V（DC）電源，由變電站直流系統(tǒng)提供直流電源。按照十八項(xiàng)反措要求，直流電源為輻射式供電，即每回10kV間隔（含出線、電容器、電抗器、站用變）均單獨(dú)從10kV分電屏取直流電源。

插拔式電能表的電源接口可共用保測(cè)一體化主機(jī)的電源，功率大于5W。鑒于輻射式接線方式，能夠保證插拔式電能表的供電可靠性。

4.3 通訊部分

目前國(guó)內(nèi)智能變電站的10kV計(jì)量點(diǎn)要求安裝支持DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)接口的計(jì)量表計(jì)，表計(jì)精度和選型應(yīng)滿足計(jì)量規(guī)程要求。電能表計(jì)以串口方式上傳信息至電能量遠(yuǎn)方終端，并通過(guò)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與電能量主站通信。

1）RS485接口。插拔式電能表采用雙RS485接口通訊方式。A口RS485用于一體化主機(jī)主CPU通過(guò)背板插座與插拔式電能表通訊，獲取電能量數(shù)據(jù)，然后通過(guò)一體化主機(jī)主CPU的網(wǎng)口或其他通訊口上傳主站，通過(guò)此接口實(shí)現(xiàn)共享一體化主機(jī)顯示屏；B口RS485用于插拔式電能表本地通訊，接口外露，與站內(nèi)或所屬范圍內(nèi)的電能量采集系統(tǒng)通信，上傳電能信息至計(jì)量主站。

2）RJ45網(wǎng)絡(luò)。RJ45網(wǎng)絡(luò)接口是用來(lái)插拔式電能表采用IEC61850規(guī)約通過(guò)10kV保測(cè)裝置（或直接接入間隔層交換機(jī)）與主站通信（可作為可選）。

4.4 插拔式電能表接線配置

插件端子由兩部分構(gòu)成，與背板連接端子和對(duì)外輸入輸出端子。其中電流電壓端口應(yīng)滿足4mm2硬質(zhì)銅導(dǎo)線的接線或與之匹配的要求。

4.5 電能表尺寸

電能表尺寸高度按照4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，深度可根據(jù)保護(hù)設(shè)備提供廠家調(diào)整。

5 結(jié)論

綜合以上分析，多接口可插拔式電能表的優(yōu)勢(shì)

如下：

1）有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。

2）模塊化的、可插拔式的結(jié)構(gòu)能夠規(guī)范不同廠家的外接線的不同，統(tǒng)一接口，降低運(yùn)行人員的工作量，可提高工作效率，減少安全隱患。

因此，多接口可插拔式電能表在技術(shù)上和實(shí)際應(yīng)用上是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程 通用設(shè)計(jì)圖紙（智能化變電站部分）2011版.

[2]國(guó)家電網(wǎng)生〔2012〕352號(hào)-關(guān)于印發(fā)《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）的通知.

[3]PDS-761A型數(shù)字式線路保護(hù)測(cè)控裝置使用說(shuō)明書.

[4]DSSD188/DTSD188-AH型三相電子式多功能電能表使用說(shuō)

明書.

[5]DSSD331/DTSD341-9DSC型三相電子式多功能電能表使用說(shuō)明書.