電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用

李慧

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電能需求量的不斷上升，電力工作人員面臨的工作壓力也日益增加。傳統(tǒng)的人工抄表計(jì)量方法已經(jīng)不適用于當(dāng)代電力行業(yè)發(fā)展的步伐。在信息技術(shù)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)電能計(jì)量進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為了主流發(fā)展的方向。文章通過(guò)對(duì)電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究來(lái)對(duì)其功能進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測(cè)；遠(yuǎn)程校檢；電能計(jì)量裝置；電能需求；電能表 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM933 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.029

在電力部門的日?；顒?dòng)中，電能計(jì)量發(fā)揮著極大的作用，既可以確保電能計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)可靠、準(zhǔn)確的運(yùn)行，還可以為管理決策、經(jīng)營(yíng)指導(dǎo)提供必要的依據(jù)。在國(guó)家實(shí)行廠網(wǎng)分開和電力體制改革之后，電力企業(yè)對(duì)計(jì)量裝置技術(shù)管理的要求也日益提高。但是由于我國(guó)電力行業(yè)的起步較晚，技術(shù)手段還不完善，因此在電能計(jì)量裝置的技術(shù)管理中依然存在很多問(wèn)題。改善現(xiàn)有的工作方式，積極探索新的技術(shù)管理手段勢(shì)在必行。

1 系統(tǒng)的組成與原理

與傳統(tǒng)的電能計(jì)量管理方式不同，電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)新概念，其彌補(bǔ)了很多傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的缺陷。與傳統(tǒng)電能裝置及其計(jì)量方式相比，電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電能計(jì)量的硬件裝置方面以故障判斷和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為目標(biāo)，還引入了先進(jìn)的自動(dòng)校驗(yàn)算法和數(shù)據(jù)分析法，來(lái)豐富電能計(jì)量的管理方法。同時(shí)進(jìn)一步將系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行了完善，使之除了具備電能表外，還要安裝其他各類互感器及其二次回路。從全面看問(wèn)題角度出發(fā)，電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)系統(tǒng)是集遠(yuǎn)程、智能、監(jiān)測(cè)于一體的科學(xué)系統(tǒng)，其可以發(fā)揮事故報(bào)警、處理數(shù)據(jù)和實(shí)況監(jiān)測(cè)等多種功能，其主要功能如下：

1.1 遠(yuǎn)程主站管理

遠(yuǎn)程主站管理是整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理中心，對(duì)于遠(yuǎn)程管理具有樞紐作用，可以處理和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。而且遠(yuǎn)程主站管理還可以為系統(tǒng)內(nèi)其他用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考。

1.2 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)

該系統(tǒng)可支持當(dāng)前電信領(lǐng)域內(nèi)各類常用的通訊方式，如本地串行通信網(wǎng)、公共電話網(wǎng)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)等。

1.3 本地設(shè)備監(jiān)測(cè)

本地設(shè)備能夠采集、處理和保存現(xiàn)場(chǎng)各電能計(jì)量設(shè)備中的各電能計(jì)量信號(hào)信息。同時(shí)該部分還具備遙調(diào)遙控功能，可以支持遠(yuǎn)程通訊方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程修改和傳輸。

該系統(tǒng)是一種整體結(jié)構(gòu)，利用模塊統(tǒng)一集中設(shè)計(jì)的。例如標(biāo)準(zhǔn)模塊中集成了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)所需的各類功能，微處理器也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的各類功能。最后通過(guò)各類通信線路，將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制等模塊連為一個(gè)整體。

2 電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程檢驗(yàn)的運(yùn)用方法

2.1 電能表誤差校驗(yàn)

通常計(jì)量裝置綜合誤差影響因素有很多，但是電能表誤差的比例達(dá)到了七成，在檢查時(shí)就應(yīng)該將電能表誤差放在首要考核位置，然后才是測(cè)量二次回路壓降的參數(shù)、互感器誤差等。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，電能表的誤差是不斷變化的，在對(duì)電能表誤差進(jìn)行檢驗(yàn)的同時(shí)，受現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷狀況動(dòng)態(tài)變化的影響，功率因數(shù)也會(huì)時(shí)時(shí)發(fā)生改變，最為突出的就是暫態(tài)過(guò)程對(duì)誤差的影響，因此對(duì)一組電能表的誤差進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)，不僅可以掌握到在不同工作狀態(tài)下電能表誤差是否符合監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，還可以對(duì)負(fù)荷變化中電能表誤差的實(shí)時(shí)情況有一個(gè)初步了解。

本套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了高精度標(biāo)準(zhǔn)表，經(jīng)信號(hào)預(yù)處理和整形后，從現(xiàn)場(chǎng)將被測(cè)的電能表脈沖引入系統(tǒng)脈沖端口，采用16位的A/D轉(zhuǎn)換器比較系統(tǒng)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖與被測(cè)電能表引入微處理器的脈沖，進(jìn)而可以計(jì)算出電能表的誤差。

因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)了多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在進(jìn)行一組電能表的測(cè)試時(shí)，可以將用戶從任意時(shí)間切換到統(tǒng)一回路進(jìn)行檢測(cè)，采用微處理器進(jìn)行運(yùn)算、控制。和這種工作模式相同，標(biāo)準(zhǔn)表同樣是在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中引入被測(cè)電能表的多路電流和電壓監(jiān)測(cè)，然后切換多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，微處理器進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控所有過(guò)程，為確保測(cè)試流程所有項(xiàng)目順暢，用戶可以通過(guò)預(yù)設(shè)控制次序及控制時(shí)間，在存儲(chǔ)器內(nèi)部預(yù)留信息，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)自動(dòng)完成循環(huán)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)表在同一時(shí)刻能夠?qū)?duì)應(yīng)回路的脈沖信號(hào)、電壓等信息進(jìn)行收集。如果采集和接入多路信號(hào)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以從進(jìn)行以下三方面的改進(jìn)：

2.1.1 脈沖采集。變電站強(qiáng)磁和其他控制類負(fù)荷所產(chǎn)生的高頻電波脈沖對(duì)傳輸線路產(chǎn)生很大的干擾，容易出現(xiàn)信號(hào)異常，脈沖在常數(shù)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)界限時(shí)，抗干擾能力幾乎沒有。所以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要先進(jìn)行脈沖整形，避免因?yàn)樾盘?hào)因素影響測(cè)量工作順利進(jìn)行。另外，在安裝前還應(yīng)將電纜影響、信號(hào)傳遞的方式納入考慮范圍，盡量降低因現(xiàn)場(chǎng)不利因素而帶來(lái)的負(fù)面影響。

2.1.2 串聯(lián)電流回路和電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)串聯(lián)起來(lái)，然后通過(guò)電流互感器、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電能表、電流互感器的順序，對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行布置?？梢詫⒏呔却┬腡A引入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部，避免TA二次回路受到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)端電流回路的影響，這樣也可以盡可能地避免繼電控制回路與信號(hào)采集的過(guò)程中出現(xiàn)TA二次回路開路的問(wèn)題。

2.1.3 并聯(lián)電壓回路和電能表電壓端，以免監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電壓回路會(huì)干擾電能表端電壓的正常采集。為了避免這一現(xiàn)象，以防電能表的電壓端電氣連接會(huì)由于內(nèi)部系統(tǒng)的短路而出現(xiàn)自動(dòng)中斷，可以采取一定的自動(dòng)保護(hù)措施。

2.2 監(jiān)測(cè)TA及二次回路工作狀態(tài)

對(duì)TA及二次回路工作的影響有很多種，傳統(tǒng)意義上可以分為電能表、二次線路、電關(guān)聯(lián)設(shè)備TA三大塊。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能是監(jiān)測(cè)二次電流回路分流竊電、TA性能惡化、線路接片老化、TA故障等情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，按時(shí)提供相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)信息，管理人員可以利用數(shù)據(jù)快速排查故障原因。二次電流回路監(jiān)測(cè)方法的依據(jù)是計(jì)算回路的阻抗，不同負(fù)載時(shí)間常數(shù)會(huì)對(duì)暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生比較大的影響，匝間受絕緣擊穿破壞，溫升鐵芯導(dǎo)磁率下降、殘留在鐵芯的直流成分過(guò)多等，這些都會(huì)在鐵芯阻抗的變化上得到體現(xiàn)。

2.3 TV二次回路壓降測(cè)試

TV二次回路壓降應(yīng)用最普遍、最大眾的測(cè)量方式是布線方式測(cè)試。要進(jìn)行測(cè)試TV二次回路壓降，必須有專線接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部往往會(huì)出現(xiàn)阻抗單元過(guò)高，幾乎不會(huì)有電壓出現(xiàn)在專線上，所以可以將接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)端的TV二次電壓代替TV二次端的電壓，再比對(duì)電能表上的端電壓，對(duì)電壓角差、比差和幅值差進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。實(shí)際上，母線TV在線路中比較常用，一般情況下在進(jìn)行TV二次回路壓降測(cè)試時(shí)，一組TV可供多只電表共同使用。母線TV可以作為一個(gè)單元，然后再通過(guò)各個(gè)表位分線，將壓降線路引進(jìn)去。在進(jìn)行TV二次回路壓降測(cè)試時(shí)，可以先對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)比TV二次端電壓。在計(jì)算的全過(guò)程中要同步測(cè)量幅值和角差。

為了提高TV二次回路壓降測(cè)量的可靠性，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還要制定相應(yīng)的保護(hù)措施，對(duì)每路電壓的引入端子的過(guò)流進(jìn)行保護(hù)，一旦發(fā)生故障，能夠及時(shí)地隔離TV。而且每個(gè)回路均要使用獨(dú)立的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，避免單個(gè)回路測(cè)試故障而影響其他回路和表位的測(cè)試。

3 電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效益

電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前僅僅只是一種用于校驗(yàn)電能表的參考裝置。其數(shù)據(jù)只是為我們確定電能表的健康狀況提供參考依據(jù)，但其依然有利于改善我們的生活質(zhì)量，創(chuàng)造價(jià)值。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，需要檢定機(jī)構(gòu)出臺(tái)一套電能表周檢的標(biāo)準(zhǔn)，將其數(shù)據(jù)作為處理計(jì)量糾紛的依據(jù)。該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生以下三個(gè)方面的應(yīng)用效益：

3.1 提升計(jì)量管理科技水平

系統(tǒng)原來(lái)采用傳統(tǒng)人工檢測(cè)法，現(xiàn)在隨著信息化的進(jìn)步，逐漸改為自動(dòng)檢測(cè)，為了對(duì)電能計(jì)量裝置誤差進(jìn)行全面檢測(cè)，可以采用一體式、在線測(cè)量等方法，實(shí)時(shí)計(jì)算電能計(jì)量裝置整體的綜合誤差。另外，這種系統(tǒng)還可以電能計(jì)量裝置運(yùn)行的健康狀況、電能表誤差及二次回路狀況與互感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還可以根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果電能計(jì)量裝置的健康狀況做出客觀、可靠的評(píng)估。

3.2 提高經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行合理維護(hù)，在減少管理成本和各種周期性檢定的同時(shí)，還可以有效地降低設(shè)備故障率，還可以節(jié)省大量人力、物力。大用戶電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試電能計(jì)量裝置，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量裝置的運(yùn)行情況，有利于防止現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)出現(xiàn)接線錯(cuò)誤，將測(cè)試環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的失誤縮減為零。其還可以在線監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行狀況下的各個(gè)電力的瞬時(shí)量，跟蹤對(duì)線路的負(fù)荷情況，方便電力人員更好地了解電能表等計(jì)量裝置的實(shí)時(shí)誤差，防止電量損失等現(xiàn)象出現(xiàn)，保障我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展不受損害。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度上，城市居民及企業(yè)安裝電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以增加國(guó)家的電力方面的收入，為國(guó)家發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3.3 提高計(jì)量工作效率和管理水平

近年來(lái)，因?yàn)槿藶椴僮麇e(cuò)誤或計(jì)量裝置的損壞造成的電能計(jì)量故障發(fā)生的次數(shù)日益增多，在故障發(fā)生后，電力公司對(duì)電量進(jìn)行追補(bǔ)時(shí)也受到很多因素制約，例如對(duì)斷電期間和斷電時(shí)的實(shí)際負(fù)荷沒有真實(shí)有效的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行論證。而在采用了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，計(jì)量裝置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，管理人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通知維護(hù)人員趕往出事地點(diǎn)進(jìn)行搶修，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能夠?qū)⒐收习l(fā)生時(shí)的負(fù)荷曲線搜集記錄下來(lái)。同樣，電力管理人員也能更快地發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置出現(xiàn)超限等情況，及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單介紹了電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成和工作方法，其采用了多項(xiàng)新型信息技術(shù)，具有自動(dòng)化、系統(tǒng)化的特征，能及時(shí)處理故障報(bào)警和計(jì)量誤差等問(wèn)題。這種系統(tǒng)的出現(xiàn)大大提高了電力工作人員的工作效率，減輕了電力人員的工作量，保證了電力生產(chǎn)公開透明化。電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電網(wǎng)工程中的實(shí)際運(yùn)用，也證明了其是一種先進(jìn)、效果出色、前景廣闊的新技術(shù)。

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基金項(xiàng)目：本論文由南方電網(wǎng)公司《K-GZM2014-134電能計(jì)量裝置狀態(tài)檢修技術(shù)研究》項(xiàng)目資助。

（責(zé)任編輯：蔣建華）