四川能投水電集團永安電力公司 蔣成永

建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，是國家電網(wǎng)公司的目標，也是電力企業(yè)的發(fā)展方向。所謂智能，就是在電源側(cè)（也就是供電方）充分發(fā)揮微電子技術(shù)和計算機、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在電網(wǎng)的計量、測量、控制實現(xiàn)智能化，最大限度減少人的實際現(xiàn)場操作，準確、可靠、穩(wěn)定地實現(xiàn)連續(xù)供電，實現(xiàn)企業(yè)的最大效益而減少人力成本。

高壓電能表屬于智能電能表，是直接接入10kV高壓線路的新型電子式電能表，融合了電子式互感器技術(shù)、高壓取樣、電子雙向計量、光纖通信、無線通信等多項尖端科技。除了實現(xiàn)配電線路的準確計量，優(yōu)化線損管理外，還能大量減少銅材、鐵材的使用，有效降低表計本身的鐵耗、銅耗及自身功耗，并降低線路因鐵芯互感器（感性負載）接入引發(fā)的安全事故率。另外，由于計量單元處于高壓側(cè)，常規(guī)低壓竊電手段難以實施，因此該表具有卓越的防竊電性能。同時，在功能上完全滿足國家電網(wǎng)公司有關(guān)智能電能表的最新功能規(guī)范要求，可以無縫接入現(xiàn)有電能信息采集系統(tǒng)，其0.2S級的整體電能計量準確度，將高壓電能計量準確水平提高到一個新的檔次。其0.2級電壓、電流、功率等瞬時電量的計量準確度，使得高壓電能表可以在配網(wǎng)線路監(jiān)測等領(lǐng)域拓展出更多的應(yīng)用，其通信模塊可現(xiàn)場帶電更換功能，使得系統(tǒng)維護工作變得簡單易行，其-40℃～60℃的極限工作溫度范圍，使得產(chǎn)品能夠適應(yīng)嚴酷的戶外工作環(huán)境，同時，安裝和運輸非常方便。

國外對高壓表的研究從最早的1973年德國PTB研究院開始，國內(nèi)最早為2001年?，F(xiàn)在，高壓表計量標準裝置、現(xiàn)場校準裝置也相繼研制成功，國家檢定規(guī)程也即將出臺，可正式替代傳統(tǒng)高壓計量裝置作為大用戶貿(mào)易結(jié)算使用。國網(wǎng)、南網(wǎng)公司近年也紛紛推動高壓表的試點項目。

圖1 高壓表發(fā)展歷程

一、高壓表的結(jié)構(gòu)原理

目前，高壓表主要分電子式互感器和弱輸出電磁式組合式互感器方式兩種。由于電子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性遠不如電磁式組合互感器，所以目前主流的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為弱輸出電磁式組合式互感器內(nèi)嵌電子計量模塊的方式。

圖2 高壓表外形

原理說明：高壓表工作時，高壓側(cè)的電壓、電流經(jīng)過高壓互感器后，變成兩組相互隔離的三相弱輸出電壓、電流采樣信號。兩組獨立的采樣通道的采樣信號通過濾波處理后分別送入兩個獨立的三相計量芯片進行單獨計量。高壓表默認采樣通道1為主計量通道，當檢測到通道1計量故障時，馬上切換到計量通道2上進行數(shù)據(jù)讀取，實現(xiàn)雙通道熱備份計量。

圖中32位嵌入式ARM處理器用于分時計費和處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，通過串行接口將專用電能芯片的數(shù)據(jù)讀出，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時段完成分時有功電能計量和最大需量計量功能，根據(jù)需要保存各項數(shù)據(jù)，完成zigbee及RS485的通訊傳輸、運行參數(shù)的監(jiān)測等，并記錄存儲各種用電數(shù)據(jù)。

圖3 高壓表原理框圖

二、高壓表的應(yīng)用

高壓表作為一種可以直接接入10kV配電網(wǎng)實現(xiàn)高壓電能量計量的三相多功能電能表，在10kV配網(wǎng)線路上應(yīng)用廣泛。

1、可用于專變用戶電能計量計費，線路線損考核電能計量，聯(lián)絡(luò)線電能計量等戶外計量場合。

2、安裝在計量柜、環(huán)網(wǎng)柜、進線柜等柜體內(nèi)，用于專變用戶電能計量計費，或者為環(huán)網(wǎng)柜、進線柜增加環(huán)網(wǎng)電能計量功能。

三、高壓表如何接入現(xiàn)有的計量系統(tǒng)

1、對于無安裝大用戶終端的場合，可安裝顯示終端，通過顯示終端的GPRS等無線通道接入現(xiàn)有主站。

2、對于已經(jīng)安裝大用戶終端的場合，可安裝通信轉(zhuǎn)換終端，轉(zhuǎn)換終端將ZigBee無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485數(shù)據(jù)，RS485數(shù)據(jù)接入原大用戶終端即可接入現(xiàn)有系統(tǒng)。

四、高壓表的檢定

高壓表檢定裝置的主要原理一種是通過隔離升壓、升流器把低壓三相功率源的電壓電流升到10kV和相應(yīng)的電流值，再通過標準的10kV電壓、電流互感器把信號接到三相多功能標準表上，通過比對高壓表和標準表的脈沖數(shù)據(jù)來測量誤差。另一種是傳感整體檢定技術(shù)，對高壓表直接施加10kV電壓，整體校驗裝置直接測量出高壓電能計量裝置的誤差。目前，高壓表的檢定規(guī)程和國家標準已經(jīng)出臺，其使用已經(jīng)不存在非技術(shù)障礙。

圖5 高壓計量表接入示意圖

五、高壓表的經(jīng)濟效益及特點

1、工作在高壓側(cè)，安裝在用戶進線的分界處，使電能計量設(shè)備資產(chǎn)的歸屬與管理區(qū)域明確化。

2、體積小，重量輕，運行功耗小(整體功耗低于5W)，節(jié)省原材料。

3、可以整體檢定誤差，具有準確度等級，最高精度可達0.2S級，符合計量法公平、公正、公開的原則。

4、無二次線輸出，接線簡單方便，竊電無處下手。

5、高壓表替換現(xiàn)有的高壓計量裝置進行貿(mào)易計算，將每年節(jié)省互感器的耗能6億千瓦時（以10 kV互感器的平均功耗62瓦計算），消除每年200億千瓦時的貿(mào)易誤差（以每年4萬億千瓦時發(fā)電量計算），同時為國家有關(guān)部門和電網(wǎng)公司提供準確的電能數(shù)據(jù)，為提高能源輸送效率做出很大的貢獻。

6、據(jù)統(tǒng)計，目前10kV線路平均線損在6%左右，每年損失將近400億，把高壓表應(yīng)用于10kV線路防竊電監(jiān)測和精細線損管理，可使線路線損降低到理論線損值，每年可減少數(shù)百億損失。