新型電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)

張仲耀，張曉東，楊　劍，王兆軍，王春暉（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南　250003）

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新型電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)

張仲耀，張曉東，楊劍，王兆軍，王春暉
（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003）

摘要：為提高電能計(jì)量效率，增強(qiáng)電能計(jì)量裝置應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)開發(fā)一種新型電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)。首先介紹該系統(tǒng)的構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)原理，進(jìn)而分析其核心技術(shù)，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例說明該系統(tǒng)的功能和作用。電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?yàn)殡娔苡?jì)量與管理提供方便，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程校驗(yàn)；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用效果；電能計(jì)量裝置；運(yùn)行效率

0　引言

電能計(jì)量裝置種類繁多，包括計(jì)量用電壓電流互感器測試儀、電流互感器、電能表及臺體測試儀、電能計(jì)量柜等。它們能夠提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率，確保電力生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，也為電費(fèi)核算提供主要依據(jù)。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電力行業(yè)體制改革，電能計(jì)量技術(shù)及裝置在我國電力行業(yè)中越來越重要。

就我國目前情況來看，電能計(jì)量裝置的使用仍局限于技術(shù)人員攜帶儀器至現(xiàn)場進(jìn)行周期性檢驗(yàn)工作。該方法雖然具有一定的可操作性，但無法實(shí)現(xiàn)對互感器二次回路實(shí)際運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)測，管理成效低，難以及時發(fā)現(xiàn)處理故障和竊電行為且需要技術(shù)人員對數(shù)據(jù)信息手工記錄，大大增加了技術(shù)人員工作量。

1　系統(tǒng)構(gòu)成

1.1系統(tǒng)構(gòu)成及功能

遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電能計(jì)量裝置的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)設(shè)計(jì)制造而成的。系統(tǒng)除具備傳統(tǒng)電能計(jì)量裝置的所有功能之外，還具有系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時監(jiān)測和故障判斷等功能；實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量管理方式的更新?lián)Q代，將較為新型的“自動校驗(yàn)法”納入本系統(tǒng)［1］；進(jìn)一步擴(kuò)展監(jiān)測范圍，可對互感器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)分為管理主站、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測設(shè)備3個部分。

1．1．1管理主站

管理主站是遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的核心，對電力生產(chǎn)整個過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測及控制，也為另外兩個部分提供電能計(jì)量的數(shù)據(jù)信息。遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)管理主站界面如圖1所示。

1．1．2通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的通信功能能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的快速交互與共享，支持局域網(wǎng)、本地串行通信網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)等多種通信模式。

1．1．3監(jiān)測設(shè)備

監(jiān)測設(shè)備主要完成電力生產(chǎn)系統(tǒng)中所有基礎(chǔ)設(shè)備電能計(jì)量信號的收集、分析、處理、保存，同時具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳播以及“遙控遙調(diào)”的功能［2］。

監(jiān)測設(shè)備主要包括本地及遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)、存儲器、LCD顯示器、微處理器、電能表、標(biāo)準(zhǔn)模塊以及通道切換與數(shù)據(jù)采集模塊，采用模塊化集成設(shè)計(jì)。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)是一種具有較高效力的電能計(jì)量設(shè)備，它在實(shí)際運(yùn)用中能夠?qū)崿F(xiàn)電能生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測；對電能監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化分析；提供電能監(jiān)測數(shù)據(jù)的交互與共享；提高電能計(jì)量裝置運(yùn)行效率；確保電能計(jì)量裝置運(yùn)行的安全可靠性；提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效益。電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)在電力企業(yè)中應(yīng)用是非常必要的。

2　核心技術(shù)分析

電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的核心技術(shù)主要包括信號轉(zhuǎn)換技術(shù)和遠(yuǎn)程通信分析技術(shù)。

2.1信號轉(zhuǎn)換技術(shù)

脈沖信號轉(zhuǎn)換。電力生產(chǎn)系統(tǒng)的脈沖信號經(jīng)過屏蔽電纜輸送到該系統(tǒng)后，系統(tǒng)執(zhí)行“信號整形處理”命令，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入CPU進(jìn)行信息處理。然后再將處理信號輸送到遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)中，作為電能計(jì)量誤差分析的主要依據(jù)。

電壓信號轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)對電壓信號采用“并接法”收集［3］，具備過流保護(hù)以降低電壓回路給電壓信號收集造成的影響［4］。當(dāng)電力生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)短路問題時，遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)也可以將電壓回路和整個電力生產(chǎn)系統(tǒng)斷開，同時對TV二次回路中的電壓信號進(jìn)行收集，有效避免因二次回路突然停電造成電壓數(shù)據(jù)瞬間丟失而無法處理斷電數(shù)據(jù)的問題。其次，為了能夠使遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的信號收集，利用“高阻抗收集電路”［1］對該遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的繼電選擇裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保當(dāng)遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)在測試狀態(tài)時才對二次回路中的電壓信號進(jìn)行收集。另外，在二次回路中增設(shè)過流保護(hù)機(jī)制，確保其運(yùn)行時的可靠性與安全性。

電流信號。利用“串接法”將遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)與電流互感器和電能表進(jìn)行連接，形成“環(huán)形布線”模式［3］，且為了確保遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，設(shè)置過壓保護(hù)機(jī)制［4］。同時，合理應(yīng)用穿心TA，使遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)輸出的電流可以在穿心TA作用下，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需電流信號，再進(jìn)行電壓信號的選擇切換。當(dāng)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換時，應(yīng)依據(jù)電流信號實(shí)際情況，結(jié)合整個校驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，選擇最適轉(zhuǎn)換時間。

2.2遠(yuǎn)程通信分析技術(shù)

遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)用“Modbus RTU”數(shù)據(jù)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對點(diǎn)”通信過程，即“單發(fā)模式”。該系統(tǒng)的通信接口選取“RS232接口”，可借助轉(zhuǎn)換設(shè)備將該通信接口與其他通信網(wǎng)絡(luò)橋接，再利用系統(tǒng)預(yù)置軟件對電能計(jì)量的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行上傳、輸送、交互、共享以及下載。

3　實(shí)際應(yīng)用

電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)已應(yīng)用于廣安市某110 kV變電站生產(chǎn)系統(tǒng)中，2011-09-23投入運(yùn)行［5］。技術(shù)人員對該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，主要監(jiān)測內(nèi)容包括設(shè)備的運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)信息的輸送情況、信號的轉(zhuǎn)換情況以及各功能的執(zhí)行情況。通過對實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析總結(jié)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的主要功能。

智能生成各類數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)報(bào)表。電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)具有比較強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)功能，依據(jù)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行科學(xué)、有效地分析和處理，可匯總成為電能計(jì)量所需的各種報(bào)表，如：數(shù)據(jù)誤差分析報(bào)表、電力系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行參數(shù)報(bào)表以及電力系統(tǒng)報(bào)警成因分析報(bào)表等。某地區(qū)3條線路運(yùn)行參數(shù)報(bào)表如表1所示。

圖1　遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)管理主站界面

智能繪制各類型數(shù)據(jù)曲線圖。遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏ιa(chǎn)系統(tǒng)中各設(shè)備電流、電壓等參數(shù)的變動情況進(jìn)行分析，依據(jù)分析結(jié)果，繪制對應(yīng)曲線圖。

電力生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時設(shè)置。在電力生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)可以在主站上對電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行下載與修改，如：回路編號及名稱、校驗(yàn)表實(shí)際運(yùn)行圈數(shù)、脈沖信號常數(shù)、自動檢驗(yàn)周期、各種測量儀表編號以及誤差勘驗(yàn)種類等。另外，遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)可借助“實(shí)時遙控”，對電力生產(chǎn)系統(tǒng)中各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測與控制，確保能夠在故障發(fā)生時及時獲取故障發(fā)生源。

輔助功能。具備遠(yuǎn)程通信功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互與共享；具有對電能計(jì)量數(shù)據(jù)信息的查詢、更改、存儲、統(tǒng)計(jì)、分析及處理等功能，且后臺操作軟件能夠?qū)⒈粰z回路中所有電能計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時、有效地錄入和保存；具備一些數(shù)據(jù)信息輔助管理及其他功能。

4　結(jié)語

針對傳統(tǒng)電能計(jì)量裝置中的不足之處，設(shè)計(jì)開發(fā)出了電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在具備傳統(tǒng)電能計(jì)量裝置基礎(chǔ)功能上，增設(shè)多項(xiàng)新功能，包括實(shí)時監(jiān)測功能、遠(yuǎn)程控制功能、通信網(wǎng)絡(luò)功能、數(shù)據(jù)處理功能以及繪制曲線圖功能等。這些功能的實(shí)現(xiàn)，提高了電能計(jì)量裝置的運(yùn)行效率，為電力生產(chǎn)系統(tǒng)提供了安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境。因此，應(yīng)合理推廣應(yīng)用電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)，大大提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率，確保電力企業(yè)能夠提供高質(zhì)量電能，從而推動社會經(jīng)濟(jì)市場持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

表1　地區(qū)3條線路運(yùn)行參數(shù)報(bào)表

參考文獻(xiàn)

［1］林爾迅，田翔，郭燚，等．電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用［J］．機(jī)電工程技術(shù)，2013（8）：140-142，196．

［2］羅志坤，滕召勝，萬全，等．高壓電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］．電子測量技術(shù)，2007，30（2）：172-175．

［3］羅志坤．電能計(jì)量在線監(jiān)測與遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)的研制［D］．長沙：湖南大學(xué)，2011．

［4］王玥，徐卉．電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．電子制作，2014（20）：26-27．

［5］郝俊峰．電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的研究［D］．保定：華北電力大學(xué)，2012．

A New Remote Calibration System of Electric Energy M etering Device

ZHANG Zhongyao，ZHANG Xiaodong，YANG Jian，WANG Zhaojun，WANG Chunhui
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Abstract:In order to improve the efficiency of electric energy metering and enhance the application effect of electric energy metering device，a new remote calibration system for electric energy metering device was designed．Firstly，the composition and principle of the system were introduced．Secondly，the core technology and function of the system were analyzed combined with practical applications．The application of the system can provide convenience for electric energy metering and management and guarantee for safe and stable operation of the power system．

Key words:remote calibration；design criteria；application effect；electric energy metering device；operational efficiency

中圖分類號：TM933．4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0047-03

收稿日期：2015-10-28

作者簡介：

張仲耀（1984），男，高級技師，從事計(jì)量中心現(xiàn)場檢驗(yàn)室電能計(jì)量裝置安裝與質(zhì)量抽檢技術(shù)工作。