智能变电站数字化计量配置.doc

浅析智能化变电站计量方案 福建省电力勘测设计院 2009.12浅析智能化变电站计量方案 李毅 （福建省电力勘测设计院 350003） 摘要：分析了一直制约数字式电能表应用的检定问题，提出可靠的解决手段，实现了数字式电能表计量值溯源，使得数字式电能表在技术上符合国家相关计量法规的规定。分析了计量单元集成于智能组件的可行性，对今后智能化变电站中计量单元融入智能设备提出展望。 关键词：智能化变电站；计量；IEC61850 1 前言 在电力市场条件下，为保证公开、公平、公正的为电能生产者和使用者提供优质服务，必须建立现代化的电能计量系统。随着光电技术在传感器应用领域研究的突破，IEC61850标准的颁布实施，以及以太网通信技术的应用，有必要在新的技术条件的基础上设计一套符合智能化变电站特点的计量系统。本文从数字式电能表的配置方案和检定手段论述了智能化变电站的计量系统。 2 智能化变电站计量装置的组成 电流、电压互感器与电能表是计量装置中的重要组成部分，智能化变电站中的计量装置主要是由电子式互感器和数字式电能表组成。随着光电子技术的发展， 数字式计量装置将得到广泛应用。 2.1 电子式电流、电压互感器 电子式电流、电压互感器采用新型传感原理，利用光电子、光通信及电子技术，以光数字信号输出实现电力系统电流、电压测量的测量，从根本上解决了互感器电流、电压信号传输中产生的附加误差。 电子式互感器的传感头部件与电力设备的高压部分等电位，传感器变换后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号。 2.2 数字式电能表 在智能化变电站中采用的数字式三相多功能电能表与传统的三相多功能电能表的工作原理完全不同，数字式电能表所接收的信号是以光纤传送的数字化电流、电压信号，而不是传统的57. 7 V/ 100 V 的电压信号和5 A/ 1 A 的电流信号。 数字式电能表采用数字信号处理器与中央微处理器相结合的构架，将数字信号处理器的高速数据吞吐能力与中央微处理器 复杂的管理能力完美结合。通过协议处理芯片获取合并单元的数据协议包，传送至数字信号处理单元完成对电参量测量，电能累计以及电能的计算等任务，后与中央微处理器进行数据交换，由中央微处理器最终完成表计的显示，数据统计，储存，人机交互，数据交换等复杂的管理功能（见图1）。由于数字计算过程理论上不会产生任何误差(实际可能产生的误差为浮点数运算时有效位误差，为计算机系统固有误差，与电能表型号无关，这种误差小于1/ 10000) ，所以不规定精度等级。 图1 实时运算处理系统图 数字式电能表具有分时计量、最大需量、月统计电量、实时测量、监控、负荷曲线记录、脉冲输出与通信接口等功能。 1) 分时计量功能，可按尖、峰、平、谷四种费率时段进行总有功、无功电量及A、B、C三相元件正、反向有功，四象限无功及感、容性无功电能的计量。 2) 最大需量功能，可计算总正、反向有功电度和四个象限无功电度的最大需量，并记录最大需量的出现时间。 3) 月统计电量功能，可计算当前月总电能及四种费率分时的电能，并存储最近12个月的总电 能及四种费率电能。 4) 实时测量功能，可测量总及A、B、C三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、及电网频率，并显示功率方向。 5) 监控功能，电能表可分别累计各相失压、失流、断相时间和该段时间内电表所计有功电量，并保存失压、失流、断相记录。 6) 负荷曲线记录功能。 7) 脉冲输出与通信接口，电表具有无源脉冲输出和无源测试脉冲输出并提供USB接口，可通过该接口使用PC编程软件对电表进行编程。 2.3 数字式计量装置二次连接部分 电子式电流、电压互感器二次部分采用新型的电子元器件，可通过合并器直接与数字式仪表和智能综合测量保护装置相连，较好的解决了计算机技术对电流、电压完整信息进行全过程数字化处理的要求。 合并器可以接收、处理来自多个采集器的数字信号。合并器对这些信号进行汇集处理后，输出到监控、保护、计量等装置。光电互感器的信号传输形式可以采用光缆(光纤) 实现，光信号的突出优点以及光纤通信技术的广泛采用使得变电站内部及其与上级站之间的数据传输更加可靠和迅速。 3 数字式计量系统的优越性 3.1 电子式电流、电压互感器在计量方面的优越性 电子式电流、电压互感器传送的是数字信号，完全不受负载的影响，同时由纯数字信号传输引起的误差被排除，只要计算精度选择恰当，仪表因是数字值的纯计算而不会增加任何误差。 3.2 数字式计量装置的优势 数字式电能表的电量输入采用了数字输入接口模式。它的信号接收通过光纤以太网传送的数字化电流电压瞬时值，传输数据快，抗干扰能力强，可以和电子式互感器实现真正意义上的无缝连接。其实际意义上是一个高精度的积分运算器， 从功能上说具备了现行电子式多功能电能表的所有功能，数