数字化电能计量系统的异常及分析

数字化电能计量系统的异常及分析

王立高子宾

（国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司河北邯郸056000）

摘要：在我国科学技术不断发展的前提下，数字化电能计量系统基本由电子式互感器或常规电磁型互感器、合并单元、数字化电能表和光纤组成，由于我公司智能变电站没有采用电子式互感器，所以本文不对互感器进行分析。

关键词：数字化；电能计量；系统异常

引言

我国大力提倡智能电网的建设，数字化电能表和电子式互感器的应用逐渐广泛，这就改电能计量检测提出了更高的要求，要想保证计量装置运行的稳定和安全，就必须建立科学的电能计量检测技术方案。

1数字化电能计量系统分析

1.1电子式互感器

电子式互感器主要包括二次变换器的电流或电压传感器和连接传输系统，被测量的量能够按比例传输给测量仪器仪表或保护控制装置，电子式互感器能够通过两种方式与二次设备连接，一种是数字信号转换为低压模拟量，一种是直接与带有数字化接口的二次设备实现连接。电子互感器分为四个单元：①电压电流传感器单元：利用相关装置产生与一次端子电压或电流对应信号；②一次传感器单元：将信号转化为光信号，以此来适合光纤传输；③光纤输出单元：将转化的光信号传输给二次转化器；④二次转化器：将接受的信号转化为合并单元能够接受的光信号，将转化后的光信号通过光纤传输到合并单元中。

1.2合并单元

一台合并单元中有多个二次转化器数据通道，每一个数据通道与电子式互感器对应，传输单一采样测量值数据。在组合单元情况下，一个物理接口能够与多个数据通道连接，合并单元以时钟同步信号为基础，对同一时间节点的信号进行采样，之后按照相关协议发送到二次设备中，合并单元通过多模光纤采用以太网协议传输采样数据值。

1.3数字化电能表

数字化电能表中有信息采集接口，有数据转化协议接口芯片，有计算电参量的数字信号处理器，其能够对当前的功率脉冲进行指示，之后将信号传送到中央微处理器单元中进行电参量的累加，点阵液晶显示模块能够对表计的相关信息进行反映和显示，实现用户信息的获取。表计能够以光纤以太网为基础来读取数据，实现数据共享。电子式互感器、合并单元与数字化电能表的通信主要通过光纤来完成，隔离电气，避免电磁环境对信号和数据传输的影响。

2数字化电能计量系统的异常及分析

2.1光纤回路故障引起的异常

2014年8月，公司所属110kV马巷变电站投运，110kV汪马691#开关带负荷后，数字化电能表上电压、电流值显示为0，电能脉冲信号灯也不闪烁。通过对合并单元和电能表的检查，没有发现明显问题，用打光笔在光纤的一侧打上光，另一侧也能看见光。经过一段时间查找分析，最终发现用打光笔分别对主用光纤和备用光纤打光时，主用光纤的亮度远远小于备用光纤，主用光纤的信号衰减十分严重，分析中间有接触不良的情况。更换一根备用光纤后，数字化电能表上电压、电流值显示恢复正常。

2.2电能表指数显示溢出引起的异常

2016年6月，公司汉王变电站2816开关数字化电能表出现在地区电能计量系统中，总指数从1800kW·h突变为0，持续累加指数，而峰平谷指数平稳上升，没有发生突变，造成系统中峰平谷指数之和不等于总指数。到现场检查发现现场也是如此。由于该数字化电能表显示指数为一次值，峰平谷指数之和减去总指数正好为2000000MW·h，联系厂家技术人员，解释说该表设计上指数达到2000000MW·h，指数溢出重新从零计量，而峰平谷指数没有溢出，所以发生总指数突变，而峰平谷指数没有发生突变。

2.3电能表内部设置错误引起的异常

2016年10月，汉王变电站4787开关新投运后，220kV母线平衡就一直超差，将220kV主变侧与每条出线开关与对侧电量分别对比，发现新投运的4787开关所计电量是对侧电量的5倍，判断该数字化电能表异常。到现场首先检查该表的二次电流值，与遥测回路电流相比，两者相同，在0.3A左右。再与相邻的2C96开关电能表相比，2C96开关电能表二次电流在0.35A左右，要大一些，但是4787开关电能表的有功脉冲灯闪烁的速度要远远快于2C96开关电能表。通过按键循显，发现电能表常数显示正常。联系厂家的技术人员到现场检查，发现底板有功常数错误。数字表脉冲常数存在两个：一是计量板脉冲常数，控制计量脉冲输出，当累计能量等于1个脉冲能量时，脉冲灯闪烁1次。二是主板脉冲常数，采集计量板发出脉冲计算电量。如果两个脉冲常数不一致，计量就不准确。

2.4数字化电能表引起的异常

2016年5月孙岗变电站110kV红孙656开关数字化电能表远方传输的数据突然不再变化，电能指数不再增加，几天后传输的指数都变成0。到现场检查电能表的光纤故障指示灯没有闪烁，初步判断光纤应该是正常的。再检查数字化电能表菜单里的实时电压值、电流值显示正常，不是零漂值。读取当前指数，发现数字化电能表指数在累加，原来数字化电能表是能够计量的，只是485远方传输数据不能正常工作。现场将数字化电能表的两路工作电源切断后再恢复，数字化电能表就正常工作并向远方传输数据，分析是数字化电能表内部芯片死机造成的。

3数字化电能计量检测技术方案探讨

3.1电子式互感器检测技术方案

电子式互感器检测技术方案如下：调压器/升流器产生检测所需要的电流信号或电压信号，在检测电力互感器的过程中，电磁式电流互感器以及被测电子式互感器的一次电流由调压器/升流器来提供，而在检测电子式电压互感器的过程中，调压器/升流器则能够提供一次电压。将被检测的电子式互感器二次输入到合并单元中，之后由合并单元以同步信号为基础来进行数据包的输出，数据采集器接收到标准互感器的二次输出，控制机发出指令，采样同步触发器受到指令后会发出同步采样的命令，则两块数据采集器进行同步采样，在采样结束之后，合并单元输出数据帧给计算机，计算机进行数据帧的解析，对波形数据点进行傅里叶变换，得到被检测电子式互感器和标准互感器的二次输出值幅值以及相位移，从而计算出被检测电子式互感器的相位误差，完成对电子式互感器的检测。

3.2数字接口电能表的检测方案

信号源、交换机、误差处理器以及电源单元等设备组成数字式电能表的检测装置。信号源以设置参数和协议标准为基础发送数据帧，交换机将数据帧转发给被测表，将标准表和被测数字接口电能表发出计量的脉冲，误差处理器在接收脉冲之后会对其进行计算，将计算的误差值显示出来，上位机与信号源和标准表误差处理器连接，另外一路总线则连接被测数字接口点嫩表，设置并控制参数，之后对被测数字接口电能表数据接收的稳定性和安全性进行检测，对电能计量的准确性进行检测。

在检测的过程中，在高速DSP下，数字信号源对电压波形信号和电流波形信号进行输出，对波形信号采样和编码，在符合相关协议之后进行输出，由网络端口接收。低延时交换机对信号进行复制，将复制的信号传输到端口，电/光转换电路对符合协议的信号进行转换，转换为多模/单模光信号，将转换之后的信号送入到标准电能表和被测数字接口电能表中。

结语

综上所述，对数字化电能计量检测技术的研究至关重要，其是保证数字化电能计量系统稳定和安全运行的关键。本文从电子式互感器的检测方案和数字化电能表的检测方案简要分析了数字化电能计量技术的检测方案，旨在为促进数字化电能计量系统的稳定运行和可持续发展作出贡献。

参考文献：

[1]刘卫新，李斌，高峰.数字化电能计量检测技术研究[J].新疆电力技术，2013，01：1-4.

[2]艾兵，江波.数字电能计量及其电能表检测技术[J].四川电力技术，2011，02：10-13+17.

[3]赖广临.数字化变电站的电能计量检测技术讨论[J].广东科技，2012，03：71-72+74.

[4]潘峰，林国营，张鼎衢.数字化电能计量装置通信规约测试方法[J].广东电力，2015，09：119-122.