電能計量系統(tǒng)發(fā)展概述

文/張宇 于旭，國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也在不斷完善，在電力公司運(yùn)作中，也更加追求公平、公開以及合理。電既是一種特殊的能源，也是一種電力產(chǎn)品，其核算準(zhǔn)確性事關(guān)廣大用電戶的權(quán)益以及電力公司的運(yùn)營。因此，在市場經(jīng)濟(jì)體制下，不斷健全和完善電能計量系統(tǒng)，提高其準(zhǔn)確性、科學(xué)性與合理性非常必要。下文將對電能計量系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行概括和敘述。

1 電能計量系統(tǒng)概述

電能計量系統(tǒng)指的是由互感器、二次回路聯(lián)合電能表按照既定的接線方式并組合起來對電能進(jìn)行計量的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)由軟件和硬件兩個部分構(gòu)成，其中軟件指的是電能計量技術(shù)，如計量算法、抄表技術(shù)等；硬件則指的是電能計量裝置，包括電流互感器、電能表以及二次回路等裝置。電能計量系統(tǒng)是作為電能計量的信息源頭而存在的，在電力公司的電能計量與電能交易中發(fā)揮不可替代的作用，對電能的科學(xué)計量與高水平管理至關(guān)重要。

2 電能計量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 電能計量裝置的發(fā)展

2.1.1 電能表

電能表是由機(jī)械式向電子式發(fā)展，共經(jīng)歷三個階段。第一階段，上世紀(jì)60年代應(yīng)用較為廣泛的感應(yīng)式電能表，就是一種以電器氣機(jī)械原理工作的電能表。第二階段，上世紀(jì)八十年代，由于感應(yīng)式電能表易受外界因素影響而存在誤差，電子技術(shù)的發(fā)展以及電子元器件的出現(xiàn)為研究人員研發(fā)電子式電能表創(chuàng)造了有利條件。第三階段，上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，由于數(shù)字采樣技術(shù)被廣泛應(yīng)用到測量電功率中，具備高精確性、低功耗、壽命長且應(yīng)用方便的數(shù)字電子式電能表產(chǎn)生了，隨著該電能表的進(jìn)一步應(yīng)用與推廣，精度有所提高，達(dá)到0.01級的精度。

2.1.2 互感器

互感器由電磁互感器向光電式互感器發(fā)展。電磁式互感器是以電磁感應(yīng)為原理開展工作的，額定輸出信號包括1A、5A，而TV額定輸出信號通常為100/2V、100V。例如，將傳統(tǒng)電磁式互感器應(yīng)用于500kV以上的高壓系統(tǒng)，為了保障確保輸電線路的安全性，就需要增加互感器質(zhì)量以及體積，這就提高了電力成本。

光電式電流互感器可劃分為：①無源式：包括混合型、全光纖型以及磁光式三種，三者皆具有較高的靈敏度，其中混合型的互感器具有高靈敏度、光學(xué)用料不多且設(shè)備較為簡單的特點(diǎn)，然而也具有嚴(yán)重磁飽和效應(yīng)以及低絕緣性的不足；全光纖型互感器利用光纖進(jìn)行傳感與傳光，設(shè)備簡單但精確度與穩(wěn)定性不足；磁光式電流互感器是基于法拉第磁光效應(yīng)、磁光反映等光磁作用原理的，具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)以及體積大、控制操作難度高的不足。②有源式光電互感器的高電位傳感頭是以電子器件為材料的，與對應(yīng)的高電位電源配合進(jìn)行工作。

2.1.3 二次回路

電子互感器的發(fā)展加快了二次回路接線的發(fā)現(xiàn)步伐。隨著二次回路接線的優(yōu)化，新型的數(shù)字化信息輸出系統(tǒng)產(chǎn)生了。這種合并單元式的系統(tǒng)是以電壓互感器與電流互感器為單元組，可合成二次轉(zhuǎn)換器的電流以及電壓數(shù)據(jù)，將二次信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)協(xié)議同步。合并單元式的數(shù)字化輸出系統(tǒng)具有合并整理功能，能將合成的信息向電網(wǎng)傳遞，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化以及資源的優(yōu)化配置，極大地降低了二次接線的復(fù)雜性。

2.2 電能計量軟件的發(fā)展

電能計量軟件即電能計量技術(shù)，包括計量算法和抄表技術(shù)。其中，電能計量算法由電磁感應(yīng)算法向諧波電能計量算法發(fā)展。快速傅立葉變換以及小波變換算法都是諧波電能計算方法。

3 電能計量系統(tǒng)發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)字化

電能計量系統(tǒng)發(fā)展數(shù)字化指的是在電能計量裝置中應(yīng)用光纖通信技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)。例如，將應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的電子式互感器應(yīng)用于電能計量系統(tǒng)中，可將二次回路壓降對電能計量準(zhǔn)確性造成的干擾消除，確保電能計量的可靠性。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化

電能計量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢其實質(zhì)就是電能計量系統(tǒng)應(yīng)用趨于標(biāo)準(zhǔn)化，如電能表技術(shù)，不僅追求操作的標(biāo)準(zhǔn)化，還要注重實用的兼容以及開放，三者缺一不可。如果電能計量系統(tǒng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，不僅能夠極大地提高其各種配置的利用率，還能為制定統(tǒng)一、合理的標(biāo)準(zhǔn)以及要求提供便捷，減少電力公司在維護(hù)以及管理電能計量系統(tǒng)方面所投入的成本。

3.3 智能化

電能計量系統(tǒng)的智能化發(fā)展趨勢指的是電能計量不僅具備準(zhǔn)確性還具備較高的化操作性。隨著人們生活水平的提高，居民用也表現(xiàn)出分時、階梯電價以及即插即用接入的多元化需求，電能計量系統(tǒng)應(yīng)能實時儲存用戶各項用電信息。智能化的電能計量系統(tǒng)有助于用戶適時調(diào)整自身用電行為，提高用電的科學(xué)性、合理性與經(jīng)濟(jì)性。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化已成為各行各業(yè)發(fā)展趨勢，電力行業(yè)也是如此。電能計量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢則值的是將該系統(tǒng)與電力公司客戶服務(wù)系統(tǒng)以及營銷系統(tǒng)等其他系統(tǒng)借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)聯(lián)合起來，實現(xiàn)電力運(yùn)營的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的交互與共享，提升自身服務(wù)和管理水平，如即插即用網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)在電能計量系統(tǒng)的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高對用電提出了更高的要求，電能計量系統(tǒng)也需要順應(yīng)時代發(fā)展，滿足當(dāng)前電力公司運(yùn)營以及用戶對電力服務(wù)的需求，不斷提升自身準(zhǔn)確性與可靠性。本文對電能計量系統(tǒng)進(jìn)行了簡單介紹，從組成方面對其發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和概括，并總結(jié)了電能計量系統(tǒng)的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢。由此可知，電能計量系統(tǒng)發(fā)展是不斷應(yīng)用新技術(shù)，不斷提高計量精確度與可靠性的一個過程，同時也是順應(yīng)時代發(fā)展和人們用電需求的一個發(fā)展過程。