智能電能計量系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

1、智能電能計量系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用 智能電能計量系統(tǒng)主要由智能電能表、互感器、高速通信網(wǎng)絡(luò)、信息分析處理中心以及與之配套的管理系統(tǒng)組成，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計量等新技術(shù)，形成一個以數(shù)字信號傳輸、高度信息化、操控智能化的開放式計量系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程抄表、用電異常信息報警、電能質(zhì)量監(jiān)測、線損分析和負(fù)荷監(jiān)控管理等功能。供、用電雙方都能通過這套系統(tǒng)隨時了解用電情況，利用“峰平谷”的階梯電價，制定、安排合理的用電方案，控制故障停電率，降低線路損耗，達(dá)到技術(shù)節(jié)能、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。 1 引言 根據(jù)國家電網(wǎng)智能化建設(shè)的規(guī)劃，在未來10年里，將全面進(jìn)行電網(wǎng)智能化改進(jìn)工作。目前我們的

2、工作還處于智能化的初級階段，現(xiàn)階段以如何利用現(xiàn)有的輸配線路對電能計量裝置進(jìn)行合理改進(jìn)；如何構(gòu)建一個雙向、互動的智能計量系統(tǒng)；如何實(shí)現(xiàn)各類軟件應(yīng)用和管理功能；如何提高電能計量裝置的防竊性、安全性和遠(yuǎn)程控制能力為工作重點(diǎn)。其中最重要的是全面更換智能電表，智能電表擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)終端采集器的任務(wù)，可以記錄實(shí)時用電情況，直接利用現(xiàn)有電壓輸電線路，以 GPRS 為主要通信載體，通過多種通信方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主站和現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)大范圍的集中管理。該文介紹了現(xiàn)階段電網(wǎng)改進(jìn)工作中，智能電能計量系統(tǒng)的組成和功能特點(diǎn)、如何運(yùn)行和維護(hù)及可能出現(xiàn)的問題。 2 智能電能計量系統(tǒng)的組成 2.1 智能電能計量裝置 2.1

3、.1 智能計量裝置的組成 智能計量裝置是 “智能電網(wǎng)”中的重要組成部分，為實(shí)現(xiàn)“智能電網(wǎng)”的信息化、互動化、自動化、堅(jiān)強(qiáng)化和智能化，提供強(qiáng)有力的測量、控制方面的數(shù)據(jù)支撐。由智能電表、互感器、二次回路接線組成。其結(jié)構(gòu)原理見圖1。 2.1.2 三種計量方式 高供高計：經(jīng)高壓電壓互感器、高壓電流互感器計量，倍率電壓互感器變比×電流互感器變比；高供低計：經(jīng)專用配電變壓器的用戶，只經(jīng)低壓電流互感器計量，倍率電流互感器變比；低供低計：接直通圖1 智能計量裝置結(jié)構(gòu)原理圖（以三相四線高供高計為例） 2.1.3 智能電表 作為智能電網(wǎng)的終端采集器智能電能表，應(yīng)選擇能進(jìn)行GPRS 無線信息傳輸?shù)墓δ芡晟?/p>

4、的能實(shí)現(xiàn)供電公司與用戶進(jìn)行雙向通信的高精度智能電表。 2.1.4 互感器 由于現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)條件及技術(shù)的限制，目前還不能全面更換新型的智能互感器，檢查現(xiàn)有的傳統(tǒng)互感器，如果能滿足計量要求的給以保留。 2.1.5 二次回路接線 在不更換現(xiàn)有線路的情況下檢查二次回路接線是否滿足計量的要求，如果不滿足計量要求應(yīng)進(jìn)行更換。 2.1.6 智能電能計量裝置的綜合誤差 應(yīng)用綜合誤差的概念合理選配計量裝置中的TA、TV、智能電能表，使它們合成的綜合誤差最小，達(dá)到提高計量準(zhǔn)確性的目的。智能電能計量裝置的綜合誤差可以用下式表示： d h b = Yb+Yh+Yd式中Yb智能電能表的相對誤差； Yh互感器合成誤差； Y

5、d 電壓互感器二次導(dǎo)線壓降引起的誤差。 在實(shí)際的計量裝置中，除了智能電能表的誤差 Yb可以在負(fù)荷點(diǎn)下將其誤差調(diào)至誤差最小，其他的計量置誤差均與實(shí)際二次回路的運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。 根據(jù)電流、電壓互感器的誤差,合理組合配對,使互感器合成誤差盡可能小。配對原則是盡可能配用電流互感器和電壓互感器的比差符號相反,大小相等,角差符號相同,大小相等。這樣,互感器的合成誤差基本可以忽略,只需根據(jù)互感器二次壓降誤差配合電能表本身誤差作調(diào)整,便可最大限度降低計量裝置綜合誤差。 2.1.7 智能電能計量裝置的全封閉管理 加強(qiáng)對智能計量的裝置全封閉管理，杜絕無關(guān)人員的觸動，保證用電的安全性、準(zhǔn)確性。對于變電站計量的專柜專線

6、用戶，可采用對整個計量設(shè)施全封閉；對計量點(diǎn)設(shè)在用戶處且計量方式為高供低計的用戶，可改為高供高計的計量方式，將其計量裝置從戶內(nèi)移至戶外并安裝在電線桿上；對低供低計帶TA的用戶的計量裝置可采取在計量裝置前一次進(jìn)行全封閉；對直通用戶可采取在表計前對線路等進(jìn)行全封閉處理。 2.1.8 智能電能計量裝置現(xiàn)場校驗(yàn)及驗(yàn)收 更換智能電表后應(yīng)檢查接線是否正確、牢靠，按要求進(jìn)行封閉，做好送電的準(zhǔn)備工作；送電后檢查 GPRS無線通訊是否正常，確認(rèn)接線是否正確，現(xiàn)場校驗(yàn)計量裝置的綜合誤差并做好原始記錄工作；經(jīng)校驗(yàn)合格的電能計量裝置由驗(yàn)收人員及時實(shí)施封印，并由運(yùn)行人員或客戶對鉛封的完好簽字認(rèn)可；把電流、電壓互感器合成誤

7、差、電壓互感器二次回路壓降誤差、現(xiàn)場校驗(yàn)的綜合誤差通過計算形成數(shù)據(jù)表，在以后每次的周期校驗(yàn)時，都可以對照各項(xiàng)數(shù)據(jù)配合電能表進(jìn)行調(diào)整，使計量綜合誤差達(dá)到最小；按規(guī)程規(guī)定做好電能表、互感器、周期檢驗(yàn)和輪換工作；出具現(xiàn)場校準(zhǔn)證書并妥善保管。 2.2 軟件 系統(tǒng)管理軟件以通訊為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)庫為核心,提供數(shù)據(jù)處理、查詢、統(tǒng)計、報表、備份等功能;采用分層的開發(fā)設(shè)計模式（前置機(jī)通訊層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用分析層）, 靈活支持不同客戶的要求。它包括廠站遙測系統(tǒng)、大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)、配變計量、監(jiān)測系統(tǒng)和低壓集抄系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，有特殊格式報表, 權(quán)限控制等；持客戶原有的管理系統(tǒng),可與其它管理軟件接口,提供數(shù)據(jù)接口和

8、通訊接口,具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可隨時查詢有關(guān)信息。2.3 系統(tǒng)通道 為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交換，構(gòu)建一個雙向、互動的模式，采用兩級通道完成該功能。第一級通道終端采集器/ 集中器與主站之間的遠(yuǎn)程通道，智能電能表所采集的數(shù)字化計量信息將通過高速通信網(wǎng)絡(luò)上傳至主站信息分析處理中心，數(shù)據(jù)經(jīng)分析整理后，再通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送給供電公司相關(guān)管理部門和用電客戶，終端至主站的通信部分采用模塊化設(shè)計，當(dāng)需要更改遠(yuǎn)程通道時， 不需要更換集中器設(shè)備， 只需更換通信模塊；第二級通道終端采集器/集中器與采集器的本地通道，本地通道網(wǎng)絡(luò)中通信部分也是采用模塊化設(shè)計， 具有通用的編程接口和電氣物理接口。在采集器、智能電能表中，可根

9、據(jù)所選的通信方式不同裝配對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)通訊模塊。目前，本地通道組網(wǎng)主要采用：RS485 、短距離無線方式或者混合方式。 2.4 主站管理系統(tǒng) 主站管理系統(tǒng)具有的大信息流量和高速信息處理能力，極大地提高了電能計量裝置運(yùn)行監(jiān)測水平，將實(shí)現(xiàn)電能計量裝置運(yùn)行的全程實(shí)時監(jiān)控，有效防止竊電行為、破壞計量設(shè)備行為的發(fā)生。對隨時發(fā)生的計量設(shè)備故障和運(yùn)行安全隱患可即時上傳計量參數(shù)、故障現(xiàn)象等信息，方便計量人員及時準(zhǔn)確的判斷和處理設(shè)備故障和事故隱患。大幅提升計量人員的故障處理能力，降低計量設(shè)備故障率，提高電能計量可靠性和安全性。 3 智能電能計量系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn) 3.1 電能計量功能 能分時段計量正、反向有功電能，

10、并存儲當(dāng)前及112月數(shù)據(jù)；計量有功總電量、無功總電量，并存儲當(dāng)前及上月數(shù)據(jù)；分時計量最大需量并存儲；可編程4 種費(fèi)率，12 個時段，支持階梯電價。 3.2 顯示功能 普通用戶，能通過查看與智能電表相連的計算機(jī)及電能信息顯示屏或登錄網(wǎng)站等方式，方便、安全、快捷地獲知詳細(xì)的用電信息，促使用戶合理利用電能，參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，享受 個性化的信息服務(wù)。 3.3 通訊功能（讀取功能） （1）具有遠(yuǎn)方 GPRS/CDMA/GSM、本地 RS232 、本地紅外、本地 RS485 多種通訊方式，可同時多方通訊而互不干擾。 （2）通過無線 GPRS/CDMA/GSM網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)方主站進(jìn)行通信，支持永遠(yuǎn)在線及短信激活的工作

11、模式。 （3）RS485 抄表接口可以實(shí)現(xiàn)對用戶側(cè)計量用智能電能表以 RS485 通訊的方式遠(yuǎn)程抄表。 3.4 負(fù)荷預(yù)測和控制功能 大用戶可以向供電公司上傳用戶近期的用電計劃，供電企業(yè)可以合理安排用戶計劃用電的容量、時間和各用戶計劃用電的順序，以提高負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度，當(dāng)負(fù)荷超過預(yù)先設(shè)定的上限時，系統(tǒng)會通過提供的跳閘端口實(shí)行跳閘動作，在跳閘前打開報警裝置，并做相應(yīng)的事件記錄。 3.5 事件記錄功能 具有失壓、全失壓、斷相、失流、全失流、過壓、欠壓、過流、電壓合格率、停來電、編程校時、遙控跳閘、功控跳閘、電控跳閘、剩余電量不足、預(yù)付費(fèi)等事件的記錄功能。 4 智能電能計量系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù) 4.1 數(shù)

12、據(jù)巡查、采集 （1） 巡查通訊功能：當(dāng)前無線通訊網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度，通訊工作正常。 （2） 巡查、采集電量：提供有功、無功總電量及各費(fèi)率電量。 （3） 巡查、采集電流、電壓值：實(shí)時測量各項(xiàng)電壓、電流及功率。 （4） 巡查異常記錄：失壓、斷相、失流、過壓、欠壓、過流、電壓合格率等記錄。 （5） 巡查負(fù)荷控制：當(dāng)負(fù)荷超過預(yù)先設(shè)定的上限時，電表會報警并通過提供的跳閘端口實(shí)行跳閘動作。 （6） 必要時還可巡查：三相平衡對稱情況、母線電量平衡情況、線損網(wǎng)損數(shù)據(jù)、諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息。 4.2 數(shù)據(jù)補(bǔ)抄 實(shí)現(xiàn)對表計缺數(shù)查詢與數(shù)據(jù)補(bǔ)抄。通過對日、月凍結(jié)數(shù)據(jù)缺數(shù)查詢，進(jìn)行按采集進(jìn)度、按固定時間兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)抄。

13、4.3 計量裝置周期校準(zhǔn) 在DL/T448-2000電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程中已明確規(guī)定：對于、類電能計量裝置, 應(yīng)按整個裝置的綜合誤差進(jìn)行考核，計量裝置應(yīng)按規(guī)程要求校準(zhǔn)。 4.4 工作狀況監(jiān)測 （1） 終端運(yùn)行工況監(jiān)測：主要監(jiān)測采集成功率、數(shù)據(jù)完整率 、采集進(jìn)度查詢、終端在線的情況確保系統(tǒng)工作正常。 （2） 操作監(jiān)測：系統(tǒng)自動記錄操作員的各種重要操作（參數(shù)下發(fā)、控制下發(fā)、增刪終端、增刪電表、增刪交采、終端采集方案等）的時間、內(nèi)容、結(jié)果等信息，并能在值班日 志內(nèi)自動顯示或?qū)v史日志進(jìn)行自定義查詢。 4.5 終端管理 系統(tǒng)可增加與修改計量點(diǎn)檔案、終端檔案、終端配置參數(shù)、終端運(yùn)行參數(shù)、終端運(yùn)行狀態(tài)

14、；系統(tǒng)可以對終端各類參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置與修改，可對上線終端的所有參數(shù)進(jìn)行隨時召測；系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程向終端下發(fā)參數(shù)、硬件復(fù)位命令，使終端參數(shù)自動復(fù)位或重啟。 5 智能電能計量系統(tǒng)應(yīng)用效果 5.1 簡化賬務(wù)結(jié)算 用戶獲得更加準(zhǔn)確、及時的能耗信息和賬務(wù)信息，自覺參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，能準(zhǔn)確、實(shí)時進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算，簡化了過去賬務(wù)處理上的復(fù)雜流程。 5.2 優(yōu)化分布式能源配置 供電企業(yè)通過智能電能計量系統(tǒng)對配電系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測、控制和調(diào)節(jié)，掌握分布式電源與電網(wǎng)運(yùn)行的相互影響，優(yōu)化分布式能源配置，從而達(dá)到將電能以最經(jīng)濟(jì)與最安全的輸配電方式輸送給終端用戶，提高電網(wǎng)運(yùn)營的可靠性和能源利用效率。 5.3 提高負(fù)荷預(yù)測、線損預(yù)測的準(zhǔn)確

15、率 獲得更加準(zhǔn)確的負(fù)載和網(wǎng)損信息，從而避免電力設(shè)備過負(fù)載和電能質(zhì)量惡化，減少電網(wǎng)備用容量，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。 5.4 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 系統(tǒng)在解除保電狀態(tài)下，可以通過直接遙控終端用戶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方拉合閘； 或預(yù)先設(shè)置功率定值、電量定值、月購電量等分別實(shí)現(xiàn)功率控制、月電量控制、購電量控制。 遙控功能是配電運(yùn)行管理系統(tǒng)中的一個重要組成部分，通過終端實(shí)現(xiàn)對用戶被控開關(guān)的控制。 5.5 提供故障分析依據(jù) 實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)的在線分析，動態(tài)跟蹤和自動控制，提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)元器件、智能電能表以及用戶設(shè)備的監(jiān)測、預(yù)防、維護(hù)。當(dāng)故障發(fā)生后可以通過查詢異常用電記錄，為故障分析提供可靠的實(shí)時數(shù)據(jù)。 5.6 計量損失估算

16、 在計量點(diǎn)發(fā)生故障時，通過將大量測量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可估算故障期間的電量，提高計量的準(zhǔn)確性。 5.7 全面智能化管理 系統(tǒng)能采集更多的電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)(電壓、電流和功率等)，對用電設(shè)備的狀態(tài)、能耗進(jìn)行智能監(jiān)測與控制，從而掌握更加詳細(xì)的用戶負(fù)荷情況，自動編制和優(yōu)化有序用電方案，自動實(shí)施，過程跟蹤，自動監(jiān)測和效果評估，達(dá)到需求側(cè)智能化管理。 6 可能出現(xiàn)的差錯及有待解決的問題 （1） 電能計量裝置發(fā)生故障及差錯的重點(diǎn)是互感器變比差錯、電能表與互感器接線差錯、倍率差錯、電流互感器開路或匝間短路，電壓互感器斷熔絲或二次回路接觸不良，雷擊或過負(fù)荷燒表、燒互感器等。 （2） 無線數(shù)據(jù)傳輸存在著在建筑物對無線電信號的反射、吸收等作用下信號傳輸不穩(wěn)定的問題,另外智能電表安裝位置、空間抗擾等也對其穩(wěn)定工作有較大影響,因此要考慮架設(shè)天線和安置電能表的位置。 （3） 計量人員的技術(shù)素質(zhì)和管理能力需要相應(yīng)提高，要能夠勝任智能電能計量系統(tǒng)的操作、使用、維護(hù)和檢定