论文部分内容阅读
摘要：建立电能计量装置综合监测系统也是电力市场公开、公平、公正结算和考核的要求。它既有利于提高电力管理单位的劳动生产率，优化资源配置，节约成本及时发现和处理存在的故障，又可以提高企业经济效益。在线监测系统的应用避免了因电能表误差、错误接线、窃电等行为造成的纠纷，保证了发供用电企业的经济利益。文章对电能计量装置在线监测系统中的应用、结构原理及特点等做一些简要探讨。
关键词：电力电能计量、监测系统、结构原理、应用
一、采用电能计量装置在线监测系统的意义
1.1原计量系统存在的问题
（1）此前，现场运行的电能表主要是采取周期校验的方法，因其校验周期长，无法对运行中电能表的误差进行实时监测，不能及时发现校验周期内出现的超差、接线错误、烧损等故障。
（2）现场电能计量装置失压、断相后没有有效的测试手段，也不能及时发现失压、断相等故障造成的电量丢失。
（3）不能实时跟踪测试电压二次回路的压降。
（4）不能在线监测电流二次回路的故障情况。
（5）不能实时监测电流互感器的运行情况和故障。
（6）当前，在安装运行的大多数电能表已经实现了内部存储数据的远程通信采集功能。但其只能提供电能表运行的计量数据和电能表对本身及部分外部运行状态的监测，无法实现对电流互感器、电压互感器及其二次回路全方位的监测。
1.2实际意义
（1）避免现场校验时的接线错误，将周期校验中造成的失误和安全事故降到零。同时还可以实现在线监测电网运行状况下的各个瞬时电量、跟踪线路和负荷情况、实时监测了解电能表的误差状况。
（2）实时监测二次回路电压、电流的工作状况可及时发现二次回路的故障情况。
（3）能够判断线路的失压及断相故障、记录失压、断相发生的时间。
（4）实时对互感器的运行情况、二次压降的情况进行监测。
（5）可监测多个电量参数，能对误差超差、失压、断相、相序错误等参数，对电能表接线错误、二次回路故障等及时报警、缩短故障处理的时间。
（6）采用现代通信手段满足现代办公对资源共享的需求，适用于多种通信方式和不同位置的要求
（7）因计量系统的采样信号都来自于二次回路，不是通过电能表输出端获取的，即系统不进入电能表内，所以系统具有独立性，增强了系统的安全性和可靠性。
（8）系统采集到的数据在终端可以再现现场的实际状况，同时还可以与电能表采集到的数据进行比较，验证电能表数据的正确性。
（9）现场只需对标准电能表的准确度进行测试，并且可以通过系统提供的多个电能表的测试结果，反证标准电能表的误差变化情况判断是否需要对标准电能表进行测试。
1.3必要性
电能计量装置在线监测系统是针对电能计量装置在运行过程中存在无法进行全方位在线测试、故障判断、记录分析的问题而研究的。该系统是集信号、数据采集与处理、数据库管理、现场实时校验、报警、通信于一体的远程监测系统。该系统的应用将解决目前电能计量装置校验手段落后、单一及不能及时发现故障、排除故障的问题。可为处理计量纠纷提供模拟现场，同时也便于现代化的数据管理，节省现场校表的费用和时间。及时发现电能计量装置的故障及问题。并充分利用当代先进的通信技术资源电能计量装置在线监测系统。通过对电能表误差的现场实时校验，监测电能计量回路的实时状态、实时记录表计误差、电流、电压回路的正确性、线路负荷，发现问题及时上报主站。对提高电能计量装置的稳定性、可靠性、安全性运行起到了重要作用。为计量误差处理提供了有力的依据。
二、在线监测系统的结构原理及特点
2.1结构与原理
电能计量装置在线监测系统是在需要进行现场校验的电能表计处安装1个数据采集模块、1台工控机及1块标准电能表。通过数据采集模块采集电能表的脉冲、电压、电流等所需信号，将其与标准电能表进行比较，从而得出所需的数据，再通过工控机由电话线或网络将数据上传到终端的计算机上实现远程通信。
2.2在线监测系统的特点
系统采用先进的电力电子技术及数字DSP处理方法，提高了装置现场使用抗干扰能力。可在多变的环境条件下工作，该系统还可采用多种通信方式传输数据，方便不同场合需要。其主要特点如下：可远程校表和现场校表、可存储测试数据、方便远程数据下载、测量并存储各种瞬时量参数（电流、电压、功率因数、相角、频率和功率等）可显示六角图，方便判断接线的正确性；监测电压回路的失压、断相情况并记录失压、断相发生的时间；可实现本地和远程报警功能；可采用多种通信方式：支持电话拨号PSTN网通信；支持GSM/GPRS通信。支持网络通信。
三、在线监测系统终端软件的功能
3.1功能
在线监测系统采用ST8205终端软件，该软件功能全面，能够由工作站的计算机在线实时自行校验并把数据自动存入数据库，在终端随时可调用。还能够制定计划任务。终端软件具有同步数据、远程控制、设备信息、测试数据、计划任务、数据管理等功能。具体功能如下：
（1）远程控制功能可使主机与远程工作站相连接，连接后，可以通过“站点”下拉菜单中的扩展功能远程控制重新启动工作站程序，重新启动工作站计算机。
（2）设备信息功能可对各个站点信息进行统一的管理，包括设备编号、设备类别、相限、电能表常数、有功等级、无功等级、有功、无功误差报警上下限，通信规约，通信地址等。
（3）测试计划功能可以向远程工作站下达计划任务，使工作站在无远程控制的情况下，自行进行设备的校验，并同时记录数据。
（4）查找数据、增加数据、修改数据、删除数据、打印数据5项功能统一为数据管理功能。随着工作站点的增多，校验后的数据量也会相应增大，所以该功能非常实用。
3.2系统菜单
在“浏览”项的下拉菜单中，集中了该软件的主要功能，即基本误差试验谐波分析以及电量读取。
（1）谐波分析
从Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic中选择要分析的通道，系统自动绘制出当前波形图和谐波含量图，并给出总谐波含量。按下“锁定”按钮，保持当前图形不再刷新。波形图的纵坐标范围为±1是按照实测波形的各点幅度按比例计算得出；谐波含量图以对数坐标方式显示分析出的各次谐波含量。
（2）电量读取
这个功能相当于远程抄表控制端接收到客户端发出的读取主表与副表电量命令后，通过RS485接口读取现场多功能表电量并回传给客户端，客户端最长等待时间为60S超时提示失败，读取到的数据类别根据多功能表类型的不同可能有所不同。在设备信息中正确选择通信规约和正确输入多功能表通信地址是电量读取成功的前提。
四、结束语
目前，国内对现场电能表校验方法均采用现场校验仪进行运行条件下带负荷校验，失压、断相主要是通过失压记录仪记录，二次回路的检测也是依赖于众多二次检测设备检测，而互感器检验周期则更长。市场上出现的部分产品也只是局限于对装置局部的测试，而该系统能够实现对电能计量装置安全、可靠、实时地监测。针对目前变电站、发电厂运行的计量装置不能有效实时校验电能表误差及监测互感器二次回路工作状态的问题，对提高电能计量装置的稳定性，可靠性和安全运行起到了重要作用，为计量误差处理提供了有力的依据。
关键词：电力电能计量、监测系统、结构原理、应用
一、采用电能计量装置在线监测系统的意义
1.1原计量系统存在的问题
（1）此前，现场运行的电能表主要是采取周期校验的方法，因其校验周期长，无法对运行中电能表的误差进行实时监测，不能及时发现校验周期内出现的超差、接线错误、烧损等故障。
（2）现场电能计量装置失压、断相后没有有效的测试手段，也不能及时发现失压、断相等故障造成的电量丢失。
（3）不能实时跟踪测试电压二次回路的压降。
（4）不能在线监测电流二次回路的故障情况。
（5）不能实时监测电流互感器的运行情况和故障。
（6）当前，在安装运行的大多数电能表已经实现了内部存储数据的远程通信采集功能。但其只能提供电能表运行的计量数据和电能表对本身及部分外部运行状态的监测，无法实现对电流互感器、电压互感器及其二次回路全方位的监测。
1.2实际意义
（1）避免现场校验时的接线错误，将周期校验中造成的失误和安全事故降到零。同时还可以实现在线监测电网运行状况下的各个瞬时电量、跟踪线路和负荷情况、实时监测了解电能表的误差状况。
（2）实时监测二次回路电压、电流的工作状况可及时发现二次回路的故障情况。
（3）能够判断线路的失压及断相故障、记录失压、断相发生的时间。
（4）实时对互感器的运行情况、二次压降的情况进行监测。
（5）可监测多个电量参数，能对误差超差、失压、断相、相序错误等参数，对电能表接线错误、二次回路故障等及时报警、缩短故障处理的时间。
（6）采用现代通信手段满足现代办公对资源共享的需求，适用于多种通信方式和不同位置的要求
（7）因计量系统的采样信号都来自于二次回路，不是通过电能表输出端获取的，即系统不进入电能表内，所以系统具有独立性，增强了系统的安全性和可靠性。
（8）系统采集到的数据在终端可以再现现场的实际状况，同时还可以与电能表采集到的数据进行比较，验证电能表数据的正确性。
（9）现场只需对标准电能表的准确度进行测试，并且可以通过系统提供的多个电能表的测试结果，反证标准电能表的误差变化情况判断是否需要对标准电能表进行测试。
1.3必要性
电能计量装置在线监测系统是针对电能计量装置在运行过程中存在无法进行全方位在线测试、故障判断、记录分析的问题而研究的。该系统是集信号、数据采集与处理、数据库管理、现场实时校验、报警、通信于一体的远程监测系统。该系统的应用将解决目前电能计量装置校验手段落后、单一及不能及时发现故障、排除故障的问题。可为处理计量纠纷提供模拟现场，同时也便于现代化的数据管理，节省现场校表的费用和时间。及时发现电能计量装置的故障及问题。并充分利用当代先进的通信技术资源电能计量装置在线监测系统。通过对电能表误差的现场实时校验，监测电能计量回路的实时状态、实时记录表计误差、电流、电压回路的正确性、线路负荷，发现问题及时上报主站。对提高电能计量装置的稳定性、可靠性、安全性运行起到了重要作用。为计量误差处理提供了有力的依据。
二、在线监测系统的结构原理及特点
2.1结构与原理
电能计量装置在线监测系统是在需要进行现场校验的电能表计处安装1个数据采集模块、1台工控机及1块标准电能表。通过数据采集模块采集电能表的脉冲、电压、电流等所需信号，将其与标准电能表进行比较，从而得出所需的数据，再通过工控机由电话线或网络将数据上传到终端的计算机上实现远程通信。
2.2在线监测系统的特点
系统采用先进的电力电子技术及数字DSP处理方法，提高了装置现场使用抗干扰能力。可在多变的环境条件下工作，该系统还可采用多种通信方式传输数据，方便不同场合需要。其主要特点如下：可远程校表和现场校表、可存储测试数据、方便远程数据下载、测量并存储各种瞬时量参数（电流、电压、功率因数、相角、频率和功率等）可显示六角图，方便判断接线的正确性；监测电压回路的失压、断相情况并记录失压、断相发生的时间；可实现本地和远程报警功能；可采用多种通信方式：支持电话拨号PSTN网通信；支持GSM/GPRS通信。支持网络通信。
三、在线监测系统终端软件的功能
3.1功能
在线监测系统采用ST8205终端软件，该软件功能全面，能够由工作站的计算机在线实时自行校验并把数据自动存入数据库，在终端随时可调用。还能够制定计划任务。终端软件具有同步数据、远程控制、设备信息、测试数据、计划任务、数据管理等功能。具体功能如下：
（1）远程控制功能可使主机与远程工作站相连接，连接后，可以通过“站点”下拉菜单中的扩展功能远程控制重新启动工作站程序，重新启动工作站计算机。
（2）设备信息功能可对各个站点信息进行统一的管理，包括设备编号、设备类别、相限、电能表常数、有功等级、无功等级、有功、无功误差报警上下限，通信规约，通信地址等。
（3）测试计划功能可以向远程工作站下达计划任务，使工作站在无远程控制的情况下，自行进行设备的校验，并同时记录数据。
（4）查找数据、增加数据、修改数据、删除数据、打印数据5项功能统一为数据管理功能。随着工作站点的增多，校验后的数据量也会相应增大，所以该功能非常实用。
3.2系统菜单
在“浏览”项的下拉菜单中，集中了该软件的主要功能，即基本误差试验谐波分析以及电量读取。
（1）谐波分析
从Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic中选择要分析的通道，系统自动绘制出当前波形图和谐波含量图，并给出总谐波含量。按下“锁定”按钮，保持当前图形不再刷新。波形图的纵坐标范围为±1是按照实测波形的各点幅度按比例计算得出；谐波含量图以对数坐标方式显示分析出的各次谐波含量。
（2）电量读取
这个功能相当于远程抄表控制端接收到客户端发出的读取主表与副表电量命令后，通过RS485接口读取现场多功能表电量并回传给客户端，客户端最长等待时间为60S超时提示失败，读取到的数据类别根据多功能表类型的不同可能有所不同。在设备信息中正确选择通信规约和正确输入多功能表通信地址是电量读取成功的前提。
四、结束语
目前，国内对现场电能表校验方法均采用现场校验仪进行运行条件下带负荷校验，失压、断相主要是通过失压记录仪记录，二次回路的检测也是依赖于众多二次检测设备检测，而互感器检验周期则更长。市场上出现的部分产品也只是局限于对装置局部的测试，而该系统能够实现对电能计量装置安全、可靠、实时地监测。针对目前变电站、发电厂运行的计量装置不能有效实时校验电能表误差及监测互感器二次回路工作状态的问题，对提高电能计量装置的稳定性，可靠性和安全运行起到了重要作用，为计量误差处理提供了有力的依据。