電子式互感器及智能電能表校驗(yàn)技術(shù)研究

李欣，濮克冰

（江西科晨高新技術(shù)發(fā)展有限公司，江西 南昌 330096）

電子式互感器及智能電能表校驗(yàn)技術(shù)研究

李欣，濮克冰

（江西科晨高新技術(shù)發(fā)展有限公司，江西 南昌 330096）

隨著我國通信技術(shù)的發(fā)展，供電企業(yè)數(shù)字化變電站也在不斷進(jìn)步，電子式互感器以及智能電表在數(shù)字化變電站中對智能電網(wǎng)的建設(shè)起到關(guān)鍵作用，成為供電企業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)之一。因此，電子式互感器與智能電表的應(yīng)用、在線校驗(yàn)與實(shí)時監(jiān)測的水平與質(zhì)量直接決定了電網(wǎng)能否安全運(yùn)行。

電子式互感器；智能電表；校驗(yàn)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國的日益普及，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平也在不斷提高。數(shù)字化變電站自動化技術(shù)也在不斷發(fā)展。目前，數(shù)字化變電站的技術(shù)比較成熟，在很多試點(diǎn)推進(jìn)操作。近年來，由于變電站的形式逐漸轉(zhuǎn)為無人值守并不斷推廣，數(shù)字化變電站正面臨著更大的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的電子式互感器或電能表存在較多缺陷，因此，電子式互感器與智能電表的研究工作在我國逐漸展開。二者在我國數(shù)字化變電站的推廣中一方面推進(jìn)了我國數(shù)字化變電站的發(fā)展，另一方面，電子式互感器及智能電表的校驗(yàn)技術(shù)也需要不斷提高。這就要求不僅需要對二者相應(yīng)性能充分了解，更要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)不斷創(chuàng)新，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電子式互感器

電子式互感器是一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或多個電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測量的量，供給測量儀器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。在數(shù)字接口的情況下，一組電子式互感器共用一臺合并單元完成此功能。

傳統(tǒng)的電磁式互感器以及電流互感器均存在運(yùn)行缺陷，如絕緣問題與電磁干擾問題中的磁飽和問題。此外，無論是造價還是體積二者均存在著不同程度的問題。隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，行業(yè)要求提升很快，電力系統(tǒng)的容量與傳輸量級不斷增加，種種因素使得這些問題愈發(fā)凸顯。顯然，以往的互感器已無法滿足行業(yè)發(fā)展。而電子式互感器絕緣性能優(yōu)良，絕緣結(jié)構(gòu)簡單；造價低，且隨著電壓等級的升高，其造價優(yōu)勢愈加明顯；在不含鐵芯的電子式互感器中，成功消除了磁飽和、鐵磁諧振等問題；由于電子式互感器的高壓側(cè)與低壓側(cè)只存在光纖聯(lián)系，其抗磁性能較好。

1.1 電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)原理

傳統(tǒng)的互感器校驗(yàn)系統(tǒng)一般采用電路平衡調(diào)節(jié)的方式，過程過于繁瑣，這就在校驗(yàn)時間上增加了成本。電子式互感器的校驗(yàn)方法與傳統(tǒng)互感器完全不同，現(xiàn)階段最常見的方法是數(shù)字校驗(yàn)法。此法需要借助數(shù)據(jù)采集裝置，將標(biāo)準(zhǔn)電磁式互感器與待測電子式互感器的信號錄入計(jì)算機(jī)中加以軟件分析，整體校驗(yàn)過程相對簡單。

1.2 電子式互感器校驗(yàn)技術(shù)

電子式互感器的校驗(yàn)方式分為離線式校驗(yàn)與在線校驗(yàn)兩種。離線校驗(yàn)由于其校驗(yàn)過程導(dǎo)致現(xiàn)場校驗(yàn)效率降低，因此，在線校驗(yàn)的效率的優(yōu)越性明顯。在線校驗(yàn)的過程首先需要對電子互感器加以了解和考慮，掌握電子互感器的運(yùn)行方式、性能、特點(diǎn)。其次，建立信號采集、對比與傳輸通道，從而建立起內(nèi)部電子式互感器信息校驗(yàn)平臺。通過平臺，可將已采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度在線校驗(yàn)，最后得出誤差值。

以電子式電流互感器為例，其在線校驗(yàn)技術(shù)有以下三個方面。首先，在線校驗(yàn)需帶電操作，這一特征是在線校驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)。通常來說，電子式電流互感器在校驗(yàn)過程中，需要持續(xù)電流供應(yīng)，一般使用高電壓的電氣設(shè)備作為供電系統(tǒng)。此時，校驗(yàn)人員需要注意自身人身安全，操作工具、衣物材料、等電位工具均必須采用絕緣材料，操作過程必須根據(jù)規(guī)范，不得違規(guī)操作，以免發(fā)生意外。

其次，在線校驗(yàn)采用高精度數(shù)據(jù)處理算法。在電子式互感器校驗(yàn)過程中，數(shù)據(jù)處理算法運(yùn)行質(zhì)量將直接決定最終校驗(yàn)的結(jié)果，其主要作用是計(jì)算所測電力系統(tǒng)的信號參數(shù)，并確定誤差范圍。在線校驗(yàn)技術(shù)之所以能夠大幅度提高數(shù)據(jù)的精確性，是因?yàn)樵诰€校驗(yàn)技術(shù)的測試環(huán)境發(fā)生更改。離線校驗(yàn)采用傅立葉校驗(yàn)方法，其缺陷是當(dāng)某些干擾因素（如大范圍信號波動）出現(xiàn)時，適應(yīng)能力和相應(yīng)處理能力較差；電子式互感器在線校驗(yàn)所采用的是信號處理方式，這很大程度上提高了信息處理的抗干擾能力，在數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性上得到了保障。

最后，在線校驗(yàn)技術(shù)采用搞準(zhǔn)度電流傳感頭，這又是一區(qū)別于離線校驗(yàn)的明顯特征，也是在線校驗(yàn)的優(yōu)越性所在。由于在線校驗(yàn)的校驗(yàn)環(huán)境是在帶電的情況下，因此對電流傳感頭的精確度也有著很高的要求。目前，行業(yè)中鉗形結(jié)構(gòu)電流傳感頭被普遍認(rèn)為最適于在線校驗(yàn)的要求。

2 智能電表

圖1 全球智能電表出貨量

如圖1所示，全球智能電表出貨量逐年上升，表明全球智能電表的覆蓋率越來越高，越來越融入人們的生活。因此，智能電表的檢修技術(shù)必須得以重視。

2.1 智能電表的構(gòu)成與工作原理

智能電表有著計(jì)量、存儲、顯示、通訊等功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)就需要依賴智能電表的構(gòu)成元件：電流互感、電壓分壓及計(jì)量芯片實(shí)現(xiàn)電表計(jì)量；顯示部分由LCD或LED液晶驅(qū)動芯片負(fù)責(zé)；信息儲存功能則是由E2PROM等元件共同實(shí)現(xiàn)；載波等模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)智能電表的通訊功能。以上所有元件均統(tǒng)一受CPU控制，CPU負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各部分的工作。此外，智能電表還有軟件部分，以此實(shí)現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能。

智能電表在工作時，對電源電壓和用電點(diǎn)電流進(jìn)行取樣與計(jì)算，及時進(jìn)行記錄電壓、電流數(shù)據(jù)以及二者的相位關(guān)系，再對一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出結(jié)果。這一過程是由智能電表內(nèi)部微處理器完成。一般來說，分別運(yùn)用分壓電阻或電壓互感器與分流器或電流互感器將電壓、電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜陔娮訙y量的小信號，利用專用電能測量芯片將處理后的電壓、電流信號進(jìn)行模擬或數(shù)字乘法，并對電能進(jìn)行累計(jì)，最后輸出頻率與電能成正比的脈沖信號。

2.2 智能電表的校驗(yàn)技術(shù)

（1）報(bào)警代碼的校驗(yàn)。智能電表在實(shí)踐過程中，其報(bào)警代碼已經(jīng)可以通過顯示屏及時顯現(xiàn)，但不同型號的智能電表的報(bào)警代碼的規(guī)定與呈現(xiàn)存在差異。在實(shí)際校驗(yàn)過程中，查看報(bào)警代碼這一環(huán)節(jié)卻往往被省略。但是，就安全角度考慮，報(bào)警代碼應(yīng)當(dāng)首先被查看。此外，由于報(bào)警代碼與智能電表的型號相關(guān)聯(lián)，校驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)熟悉每一種型號的報(bào)警代碼以及其所對應(yīng)的涵義，并在智能電表的發(fā)展中不斷更新。如此才能保證智能電表的安全隱患得以順利排除。

（2）電池電壓的校驗(yàn)。電池是智能電表不可或缺的元件之一，其主要作用是在外部電源停電時，其保證整個電表時鐘正常運(yùn)行。但電池本身存在容量限制，元件自身也會耗電，因此，電池電壓不足導(dǎo)致時鐘顯示錯誤的情況在所難免。因此，在進(jìn)行校驗(yàn)時，智能電表的電池也是必須要檢查的 ，此外還要對智能電表的時鐘的準(zhǔn)確性加以檢查。

（3）電量的校驗(yàn)。在實(shí)際工作中，有時會出現(xiàn)智能電表在累計(jì)、存儲停電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲過程中，組合電量、正向電量與反向電量不一致的情況，這往往是由于程序設(shè)計(jì)上的失誤。在實(shí)際生活中，有時會出現(xiàn)紅外掌機(jī)抄讀電量與液晶顯示電量不符的情況，這是由于紅外掌機(jī)抄讀的電量與液晶顯示的電量在實(shí)質(zhì)上并非是一個電量，二者分別記錄正向電量與組合電量。一般電量計(jì)價時所采用的標(biāo)準(zhǔn)是紅外掌機(jī)抄讀的電量，但由于二者的差異便會引起糾紛。因此，在校驗(yàn)中需對二者電量進(jìn)行對比，檢查是否有差異。

3 結(jié)語

隨著我國通信技術(shù)的發(fā)展，電子式互感器以及智能電表在數(shù)字化變電站中的廣泛運(yùn)用。由于其對智能電網(wǎng)的建設(shè)的重大作用，為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展，電子式互感器與智能電表的校驗(yàn)技術(shù)成為供電企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)技術(shù)。本文簡要闡述了電子式互感器與智能電表相關(guān)校驗(yàn)技術(shù)，以期對未來校驗(yàn)過程有所助益。

[1]邵國慶，張豪，王崇林，馮巖，孔華東.數(shù)字化變電站中電能計(jì)量及校驗(yàn)技術(shù)研究[J].電力需求側(cè)管理，2012.

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1671-0711（2017）07（上）-0073-02