数字化计量技术在智能化变电站中的应用

数字化计量技术在智能化变电站中的应用

孙文红

国网山西省电力公司运城市永济供电公司山西运城永济市044500

摘要：变电站是电力运行中的重要环节，随着我国用电量不断增加，智能电网建设逐步推广升级，对变电站运行要求也提出了新的要求。智能变电站投入使用，提高了供电效率，也满足了现阶段人们的用电需求。本文对智能化变电站的电能计量技术进行如下分析，以供参考。

关键词：智能化变电站；电能计量技术；应用引言

智能变电站与传统变电站中电能计量系统之间存在较大差别，因此需要加强分析，确保数字化电能计量系统的稳定运行，并且为智能变电站的运行提供可靠的数据支持。

1智能变电站计量系统组成

智能变电站通常采用电子式互感器进行采样，采样信息通过合并单元以网络方式接入变电站自动化系统，从而实现变电站安全控制功能和计量功能。在计量系统中，一次侧的电压、电流采样值，通过合并单元将多路采样值合并后经数字传输网络传送给数字化电能表，电能表接收采样值，实现计量。

2智能化变电站的电能计量技术的应用

2.1电子式传感器在电能计量中的应用

随着供电量不断增加，配送电设备不断更新，配送电新技术不断推广，传统的传感器已经无法满足现阶段智能变电站计量系统技术需求了，需要改进。电子传感器能够应用通讯信号，将电子信号转化成数字信号，从而提高了供电效率。此外，它还具有电压及电流传感器，能够准确的接受用电信息，并且结构简单，覆盖范围广泛，在智能变电站中发挥着重要作用。另外，电子式传感器很够抵抗其它信号干扰，对采集到的信息通过光纤材料传输，能有效降低电流或电压信号在传输中出现误差，从而提高了供电稳定性。电子式传感器由于具有这些优点，在供电规模不断扩大的情况下，被广泛应用到智能变电站供电运行中。

2.2智能电能表在电能计量中的应用

和传统电能计量表不同之处在于，智能电能表能够支持两种信号，如IEC61850-9-1和IEC61850-9-2，在二者的基础上，再结合变电站运行方式，对电量计信息做及时调整，从而达到高效率供电目的。智能電表所采用的信息传输材料是光纤，极大提高了信息传输的准确性，这也是智能电表优于普通电表的指标之一。另外，智能变电站中之所以安装智能电表，在很大程度上出于其优越的性能，如它能够对各种类型的电能准确计算，如，分时正反向电能、四象限无功电能、功率、电网频率等组合运行参数。还能够对流失的电量自动记录，并储存在相应设备上。此外，该设备在接入端使用了数字接口，使搜集到的信息自动转换，并通过光纤传输，避免了用电信息在传输过程中受到屏蔽，进而影响供电稳定性。另外，智能电能表的优越之处还在于能够充分利用其它一些外在装置，如数据处理装置、数据分析装置等，所以应用范围相当广泛。但需要指出的是，在这些外在装置安装时，需要按照相关规定，使智能计量表按照规范化流程运行，才能实现智能变电站的计量系统稳定运行。

2.3合并单元在电能计量中的应用

在智能变电站中，除了智能电表和电子式传感器，还有合并单元，这三者缺一不可，在智能变电站中发挥着非常重要的作用。智能变电站之所以使用合并单元，是由于在该单元是变电站不可缺少的组成部分，能够对电气量进行有效合并，并对其中的数字信息进行初步处理，同时采用一定格式，传送给电量计量设备。该设备对接受到的信息作进一步细处理，再给予保存，该处理结果的准确与否，直接关系到变电站供电运行稳定性及安全性。合并单元采集用电信息的主要方式有两种，其一，利用IEC60044-8通讯技术，同时应用内插法及同步法将不同单元给予合并，再实施用电信息采集，从而得到需要的电流或者电压信息。其二，利用IEC61850-9-1通讯技术，该技术能够采用同步法，获取用电信息，进行一定处理，传送给智能表。由此可知，合并单元在用电信息采集中，对所需要的用电信息进行获取，不仅提高了供电效率，也提高了供电稳定性，对于满足变配电设备安全、平稳运行具有重要意义。

3数字化计量技术在智能化变电站中的应用实例

某110kV变电站，采用了较完整的数字化计量系统，该变电站已于2015年1月31日正式投运，其数字化计量系统构成情况如下。

3.1高压侧计量系统配置

110kV高压侧采用了全数字化计量模式。

(1)互感器配置:线路侧互感器采用有源电子式电压、电流组合互感器，工作电源采用激光供能方式，电流互感器部分采用空心线圈采样，电压互感器部分采用电容分压方式采样;主变侧互感器采用的是无源式磁光效应电子式电流互感器，工作原理为光在磁场中的偏转。其产品均为南京南瑞继保电气有限公司生产。

(2)电能表配置:高压侧电能表采用的是由南京新宁光电自动化有限公司生产的全数字式电能表，工作电源采用110V直流供电，所有输入信号由一对光纤提供，接线非常简单。

(3)计量回路信道构成:由分相电子式互感器将采集到的各相电流、电压数字信号经光缆小终端传送至合并单元，再由合并单元将数字信号传送至过程层交换机，电能表从过程层交换机获取数据，完成电能量计算。

3.2低压侧计量系统的配置

10kV低压侧采用半数字化小模拟计量模式。

(1)互感器配置:电流互感器采用由南京新宁光电自动化有限公司生产的电子式互感器，输出为额定交流4V的小模拟信号，电压互感器仍采用传统电压互感器。

(2)电能表配置:低压侧电能表采用的是由南京新宁光电自动化有限公司生产的半数字式电能表，工作电源采用110V直流供电，电流输入为分相小模拟量，电压输入为传统100V电压，输出为光纤。(3)计量回路信道构成:低压侧计量回路与传统方式类似，仅将二次电流改成小模拟信号，并增加了表计工作电源回路。

3.3近期运行情况

从数字化计量系统近期运行情况看，总体情况较好，但也存在不少问题，主要有：

(1)数字式电能表运行不稳定，出现过死机、液晶显示不正常等现象。

(2)全数字式电能表校验脉冲误差变动较大，主要是由于计量模块与通讯模块集成于同一CPU，使表内校验脉冲输出判断时间过长，导致校验脉冲精度不高。

(3)数字式电能表出现过运行时间失准现象，需解决设备对时和TA、TV的同步性问题。

(4)全数字式电能表出现过脉冲丢失和通讯不成功的问题。

(5)主变和线路侧电子式互感器在无一次电流、电压通过时，其合并单元有低频信号输出，其中电流回路有6A(一次电流值)左右，从而引起电能表错误计量。该回路有待进一步改进。

(6)电能表通讯抗干扰性有待测试。

(7)电能表丢帧插值算法的合理性有待论证。

4结语

智能变电站通过一次设备和二次设备，实现了站内部不同设备之间的信息数据共享，从而提高了供电效率及运行安全及稳定。目前，我国供电量大幅度增加，对变电站电能计量技术提出新的要求。

参考文献：

[1]徐先勇.智能变电站电能计量模式分析[J].湖南电力，2013（S1）：25-26.