论文部分内容阅读
【摘要】：在智能化变电站的电能计量体系中，其电能计量所用常见装置由智能电表、电子互感器与合并单元等构成，当今市场的迫切需求促进了电能计量设备与技术的发展，不断涌现出许多新型电能计量技术，如智能化电能表、载波抄表及光电互感仪器与交流采样检测装置等。文章首先分析了智能变电站其电能计量新技术的技术特点与电能计量构成，并研究了电能计量新技术的系统误差以及介绍了该变电站电能表相应功能，以对今后相关工作提供借鉴。
【关键词】：智能化变电站；电能计量技术；新技术
引言
计量工作是科学发展、社会进步以及经济建设中一项十分重要的基础技术管理性工作，伴随我国市场经济的逐步发展，相应的计量管理便越发示出其重要性来。电网公司若要不断发展其现代化的电力管理营销技术，则必须确保电能计量设备能够提供实时性数据，从而为负荷数据实现网络化形式管理，线损的动态管理与贸易结算及电网运行的安全稳定做好数据基础。同时，由于市场的迫切需求，不断推动电能计量新设备与新技术的发展，使得当前许多电能计量新产品、新技术不断涌现出来，在我国加强建设智能化电网的大背景下，智能化变电站数量必将不断增多，从而使电能计量技术与计量管理发展迈入一个新时期，不断促进我国电网能够更好地服务于广大群众。
1、智能化变电站其电能计量的技术特点与计量组成分析
智能化变电站其电能计量相关工作的实现是通过服务数据结构单元的应用来完成的，这包括数据类型及模拟量的瞬时采样取值、采样率和采样计数仪器、采样取值状态字信息等，并对该类型数据展开相应计算。
1.1 智能化变电站其电能计量的技术特点
智能化变电站其电能计量的相应技术在采集模拟量方式方面存在巨大改变，传统类型变电站在利用电能表进行采样时，其对于传感器的选择通常会采用高输出功率的电压型互感器与电流型互感器，然而对于当前智能化的新型变电站，在其对模拟量进行采样时，需当全数字量化实现后利用光纤线路进行传输，且一次侧传感器选用了低输出功率的电子形式互感器，电子形式互感器有测量准确性较高和动态范围较宽、不出现饱和、二次开路等危险的优点，这为智能变电站电能计量的进行提供了可靠、准确的数据依据，使系统EMC性能获得了较大幅度提升，同时，对于智能化变电站将其电能的采集和管理融入到IEC 61850标准体系之中，从而为智能型变电站运行过程中其内各种运行设备信息的高度集成奠定基础。
1.2 智能化变电站电能计量系统组成
智能化形式的变电站，其电能计量体系主要包含有一次侧传感器，这其中包括依照IEC 6044-7相应标准的电子型电流互感仪器及依照IEC 6044-8相应标准的电子型电压互感仪器与合并单元，及同步时钟、同步GPS信号全站进行采样。智能化变电站的电子互感器和合并单元间通信的进行通常采取IEC 6044-7相应标准之中所规定FT3格式进行传输，并且也有小信号模拟直接传输到合并单元并利用合并单元中的采样传输形式。通过合并单元把所采集数据进行合并，以满足IEE 802.3相关规定的相应方式以对外进行数据传输。
2、智能化变电站电能计量新技术分析
2.1 智能化变电站其电能计量表计的纠错检错设计
合并单元和表计在传输模拟量的采样值过程中，其信号线路在遭受严重干扰时或是传输数据过程中发生CRC校验错误时，均有可能引起一次侧模拟量和二次侧的仪表数字量之间出现映射无法对应等现象，即发生丢失采样点的状况，为此，对于仪表内数字信号相应处理器其计量算法必须做好丢点的补偿处理工作，常用的方法有插值方法等，具体包括拉格朗日插值与牛顿插值，具体插值方法的选择，需按照丢点前后的数据相关性和采样计数以及相关信息来进行选取。此外，随机丢点之后和经过插值计算补偿之后所得出电量的相应误差比较，例如，在单相电压下，若一个电流周波内丢失4～5个样点后，相较于插值之后的误差，两者间相乘后的功率误差能达到大约8%。可见，确保周波内采样点完整性是对表计计量准确度十分重要的因素。
2.2 智能化变电站的电能计量系统误差分析
相对于传统变电站的计量体系，智能化的新型变电站其电能计量体系能消除互感器的二次侧到仪表之间电缆的传输损耗和线路干扰因素。智能变电站的电能计量系统内不再引进仪表内部TA、TV，和ADC转换造成的采样形式误差。通过表1与表2可知，智能化的新型变电站其电能计量体系的准确度，相较于传统形式变电站有了很大程度的提高。而相对于输入模拟量的仪表管理性能，数字输入形式仪表增加了和合并单元间进行光纤通信相连的记录事件，及仪表外部工作电源与起止时刻相连接的事件记录等，这为仪表的自我维护与诊断提供了较好的数据记录依据，以保障仪表计量的完整性。
表1 传统式和智能化计量体系误差对比
计量系统种类 一次侧的电压互感仪器误差 一次侧的电流互感仪器误差 电缆传输过程损耗误差 仪表内部误差 仪表内部的综合误差
传统形式变电站电能计量体系 0.2 0.2 0.1 0.2 0.7
智能化形式变电站电能计量体系 0.2 0.2 无 基本没有计算的附加误差 0.4
表2 某地110 kV型变电站选用智能化新技术后的对比
所采用的计
量方式 主要的变电率 母线1平衡率相应数据 母线2平衡率相应数据 母线3平衡率相应数据 日期
传统形式变电站 + 2.01% + 0.83% - 1.53% - 0.99% 2011.7
智能化形式变电站 + 0.85% - 0.11% - 0.47% - 0.53% 2012.7
2.3 智能化变电站电能表的设定
在智能化变电站的工作过程之中，设定电能表是确保智能化变电站完成工作预期效果的重要因素。由当前智能化变电站电能表设定情况来看，这主要包含对电能表功能的设定、对电能表元器件的选择、对电能表芯片处理的相关协议，及电能表工作协议与数据接口的协议等，仅有对这些参数进行较好设置，方可确保智能化变电站的正常运行。 工作原理分析。智能化形式变电站其电能计量系统的多功效电能表采取当前电能表流行设计方法，即中央处理器和数字信号的处理器结合进行构架，把数字信号相应处理器对电能数据的高速处理性能和中央微型处理器其复杂管理能力进行完美的结合。利用网络接口处芯片获得合并单元的数据协议，传送到数字信号的处理单元以完成测量电参量及电能的累积与计算等任务，之后和中央微型处理器间交换数据，再由中央微型处理器来最终完成仪表显示、统计数据、存储人机交互及其他复杂管理功能。
技术特点和性能指标分析。DSP高速处理芯片的运行速度可高达至600M ISP，业界功耗较低，具备工业级的网络接口芯片处理和自主型计量算法，并且也具有固定的外部电子型互感器补偿相角技术。
2.4 智能化变电站电能表的检定系统
智能化形式变电站其电能表的检定体系主要包括PC 机、采集误差模块、高精度的模拟输出装置与辅助电源等。其中的高精度性模拟输出选用16位较高精度、6路同步的DA 输出系统构成，通过PC 机利用上位机相应软件来控制该高精度的模拟输出装置，输出满足IEC 60044-7相应标准的中高精度小信号模拟以作标准源进行输出。利用误差采集仪器，对仪表标准电能数字信号下的输出脉冲进行采集，利用数据处理体系发送至上位机以对误差进行处理，并比较所采集的脉冲和理论脉冲间的差别，从而得出仪表误差值。根据这个认识我们得出，只有完成好智能化变电站电能表的检定，方可确保智能化变电站的正常运行，并使智能化变电站工作精度不断提高。具体如下图结构所示。
图1 智能化变电站电能表的检定系统
3、结论
通过对智能化变电站其突出优点的认识，及其在电能计量过程中的实际表现，使得智能化形式变电站在电能计量方面有良好的使用前景。为协调环境保护与经济发展的关系，长距离、高电压输电是主要的发展方向，这便对承担电能计量重要职责的电能表及电力互感仪器提出了更高要求，而智能型电能表与新型的电子互感器恰恰符合电力发展的需要，并且随着材料工艺和加工工艺的提升，及微电子、微机技术的不断发展，其必将不断促进与支持电力系统的发展与前进。
【参考文献】
[1] 徐先勇， 罗志坤， 李劲柏， 欧朝龙， 万全. 智能变电站电能计量模式分析[J]. 湖南电力. 2013（07）
[2] 刘卫新， 詹发军. 智能化变电站电能计量新技术的应用[J]. 新疆电力技术. 2012（03）
[3] 杨学斌. 数字化变电站电能计量新技术的应用探析[J]. 硅谷. 2012（20）
【关键词】：智能化变电站；电能计量技术；新技术
引言
计量工作是科学发展、社会进步以及经济建设中一项十分重要的基础技术管理性工作，伴随我国市场经济的逐步发展，相应的计量管理便越发示出其重要性来。电网公司若要不断发展其现代化的电力管理营销技术，则必须确保电能计量设备能够提供实时性数据，从而为负荷数据实现网络化形式管理，线损的动态管理与贸易结算及电网运行的安全稳定做好数据基础。同时，由于市场的迫切需求，不断推动电能计量新设备与新技术的发展，使得当前许多电能计量新产品、新技术不断涌现出来，在我国加强建设智能化电网的大背景下，智能化变电站数量必将不断增多，从而使电能计量技术与计量管理发展迈入一个新时期，不断促进我国电网能够更好地服务于广大群众。
1、智能化变电站其电能计量的技术特点与计量组成分析
智能化变电站其电能计量相关工作的实现是通过服务数据结构单元的应用来完成的，这包括数据类型及模拟量的瞬时采样取值、采样率和采样计数仪器、采样取值状态字信息等，并对该类型数据展开相应计算。
1.1 智能化变电站其电能计量的技术特点
智能化变电站其电能计量的相应技术在采集模拟量方式方面存在巨大改变，传统类型变电站在利用电能表进行采样时，其对于传感器的选择通常会采用高输出功率的电压型互感器与电流型互感器，然而对于当前智能化的新型变电站，在其对模拟量进行采样时，需当全数字量化实现后利用光纤线路进行传输，且一次侧传感器选用了低输出功率的电子形式互感器，电子形式互感器有测量准确性较高和动态范围较宽、不出现饱和、二次开路等危险的优点，这为智能变电站电能计量的进行提供了可靠、准确的数据依据，使系统EMC性能获得了较大幅度提升，同时，对于智能化变电站将其电能的采集和管理融入到IEC 61850标准体系之中，从而为智能型变电站运行过程中其内各种运行设备信息的高度集成奠定基础。
1.2 智能化变电站电能计量系统组成
智能化形式的变电站，其电能计量体系主要包含有一次侧传感器，这其中包括依照IEC 6044-7相应标准的电子型电流互感仪器及依照IEC 6044-8相应标准的电子型电压互感仪器与合并单元，及同步时钟、同步GPS信号全站进行采样。智能化变电站的电子互感器和合并单元间通信的进行通常采取IEC 6044-7相应标准之中所规定FT3格式进行传输，并且也有小信号模拟直接传输到合并单元并利用合并单元中的采样传输形式。通过合并单元把所采集数据进行合并，以满足IEE 802.3相关规定的相应方式以对外进行数据传输。
2、智能化变电站电能计量新技术分析
2.1 智能化变电站其电能计量表计的纠错检错设计
合并单元和表计在传输模拟量的采样值过程中，其信号线路在遭受严重干扰时或是传输数据过程中发生CRC校验错误时，均有可能引起一次侧模拟量和二次侧的仪表数字量之间出现映射无法对应等现象，即发生丢失采样点的状况，为此，对于仪表内数字信号相应处理器其计量算法必须做好丢点的补偿处理工作，常用的方法有插值方法等，具体包括拉格朗日插值与牛顿插值，具体插值方法的选择，需按照丢点前后的数据相关性和采样计数以及相关信息来进行选取。此外，随机丢点之后和经过插值计算补偿之后所得出电量的相应误差比较，例如，在单相电压下，若一个电流周波内丢失4～5个样点后，相较于插值之后的误差，两者间相乘后的功率误差能达到大约8%。可见，确保周波内采样点完整性是对表计计量准确度十分重要的因素。
2.2 智能化变电站的电能计量系统误差分析
相对于传统变电站的计量体系，智能化的新型变电站其电能计量体系能消除互感器的二次侧到仪表之间电缆的传输损耗和线路干扰因素。智能变电站的电能计量系统内不再引进仪表内部TA、TV，和ADC转换造成的采样形式误差。通过表1与表2可知，智能化的新型变电站其电能计量体系的准确度，相较于传统形式变电站有了很大程度的提高。而相对于输入模拟量的仪表管理性能，数字输入形式仪表增加了和合并单元间进行光纤通信相连的记录事件，及仪表外部工作电源与起止时刻相连接的事件记录等，这为仪表的自我维护与诊断提供了较好的数据记录依据，以保障仪表计量的完整性。
表1 传统式和智能化计量体系误差对比
计量系统种类 一次侧的电压互感仪器误差 一次侧的电流互感仪器误差 电缆传输过程损耗误差 仪表内部误差 仪表内部的综合误差
传统形式变电站电能计量体系 0.2 0.2 0.1 0.2 0.7
智能化形式变电站电能计量体系 0.2 0.2 无 基本没有计算的附加误差 0.4
表2 某地110 kV型变电站选用智能化新技术后的对比
所采用的计
量方式 主要的变电率 母线1平衡率相应数据 母线2平衡率相应数据 母线3平衡率相应数据 日期
传统形式变电站 + 2.01% + 0.83% - 1.53% - 0.99% 2011.7
智能化形式变电站 + 0.85% - 0.11% - 0.47% - 0.53% 2012.7
2.3 智能化变电站电能表的设定
在智能化变电站的工作过程之中，设定电能表是确保智能化变电站完成工作预期效果的重要因素。由当前智能化变电站电能表设定情况来看，这主要包含对电能表功能的设定、对电能表元器件的选择、对电能表芯片处理的相关协议，及电能表工作协议与数据接口的协议等，仅有对这些参数进行较好设置，方可确保智能化变电站的正常运行。 工作原理分析。智能化形式变电站其电能计量系统的多功效电能表采取当前电能表流行设计方法，即中央处理器和数字信号的处理器结合进行构架，把数字信号相应处理器对电能数据的高速处理性能和中央微型处理器其复杂管理能力进行完美的结合。利用网络接口处芯片获得合并单元的数据协议，传送到数字信号的处理单元以完成测量电参量及电能的累积与计算等任务，之后和中央微型处理器间交换数据，再由中央微型处理器来最终完成仪表显示、统计数据、存储人机交互及其他复杂管理功能。
技术特点和性能指标分析。DSP高速处理芯片的运行速度可高达至600M ISP，业界功耗较低，具备工业级的网络接口芯片处理和自主型计量算法，并且也具有固定的外部电子型互感器补偿相角技术。
2.4 智能化变电站电能表的检定系统
智能化形式变电站其电能表的检定体系主要包括PC 机、采集误差模块、高精度的模拟输出装置与辅助电源等。其中的高精度性模拟输出选用16位较高精度、6路同步的DA 输出系统构成，通过PC 机利用上位机相应软件来控制该高精度的模拟输出装置，输出满足IEC 60044-7相应标准的中高精度小信号模拟以作标准源进行输出。利用误差采集仪器，对仪表标准电能数字信号下的输出脉冲进行采集，利用数据处理体系发送至上位机以对误差进行处理，并比较所采集的脉冲和理论脉冲间的差别，从而得出仪表误差值。根据这个认识我们得出，只有完成好智能化变电站电能表的检定，方可确保智能化变电站的正常运行，并使智能化变电站工作精度不断提高。具体如下图结构所示。
图1 智能化变电站电能表的检定系统
3、结论
通过对智能化变电站其突出优点的认识，及其在电能计量过程中的实际表现，使得智能化形式变电站在电能计量方面有良好的使用前景。为协调环境保护与经济发展的关系，长距离、高电压输电是主要的发展方向，这便对承担电能计量重要职责的电能表及电力互感仪器提出了更高要求，而智能型电能表与新型的电子互感器恰恰符合电力发展的需要，并且随着材料工艺和加工工艺的提升，及微电子、微机技术的不断发展，其必将不断促进与支持电力系统的发展与前进。
【参考文献】
[1] 徐先勇， 罗志坤， 李劲柏， 欧朝龙， 万全. 智能变电站电能计量模式分析[J]. 湖南电力. 2013（07）
[2] 刘卫新， 詹发军. 智能化变电站电能计量新技术的应用[J]. 新疆电力技术. 2012（03）
[3] 杨学斌. 数字化变电站电能计量新技术的应用探析[J]. 硅谷. 2012（20）