数字化变电站电能计量技术的应用

摘要：文章介绍了数字化变电站电能计量系统组成及数字式电能表的主要技术参数，阐述了数字化变电站电能计量技术的应用要点，探讨了数字化变电站电能计量系统存在的问题及对策。

关键词：数字化变电站；电能计量系统；数字化计量；数字式电能表；电力传输 文献标识码：A

中图分类号：TM45 文章编号：1009-2374（2015）32-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.029

随着数字化技术的快速发展和广泛应用，在电能计量领域，数字化计量已经成为了重要的电能计量手段，无论是在电能计量的准确性，还是在电能计量完善度上，都有突出的优点，特别是与传统的电能计量手段相比，数字化电能计量的优点更是相对突出。

1 数字化变电站电能计量系统组成

数字化变电站的电能计量系统主要由数字化电能表、电子式电流电压互感器、合并单元、全站的采样同步时钟GPS同步信号以及二次连接部分组成。电子式互感器采集到的数据汇总到合并单元，合并单元经点对点或以太网方式发送采集数据至位于间隔层的数字式电能表，实现了计量设备的输入信号由电缆从传统电流、电压互感器输入的模拟信号到通信电缆或光纤输入的数字信号的转变。

2 数字式电能表的主要技术参数

2.1 电能表的电量输入采用数字输入接口模式

电能表和合并单元间的通信协议遵循DL/T860.92，数字输入接口在物理和链路层上采用高速光纤以太网，采样速率接收能力应不低于4000点/s，采样光纤类型为多模，光纤接口类型为IEC874-10标准的SC或ST接口。数据传输格式严格遵循DL/T860.92标准。

2.2 通信接口

数字化电能表需要提供至少1个以太网口、2组独立的485通信串口和1路远红外通讯接口。以太网口可与站控层进行MMS通信，支持标准的DL/T860.92通讯协议。

2组独立的485通信串口和1路远红外通讯接口满足和电能计量系统采集终端装置的通讯功能及本地通讯功能，支持DL/T645-2007多功能电能表通信规约。串行码输出应有可靠的防干扰措施。

2.3 准确度等级

满足有功0.2s级（无功1.0）和0.5s级（无功2.0）。

2.4 测量制式

三相三线，三相四线装置。

3 数字化变电站电能计量技术的应用要点

3.1 对电能表设计要求

在数字化变电站电能计量过程中，对计量仪表功能设计是关系到数字化变电站电能计量准确性的关键。从当前数字化变电站的电能表的设定来看，主要应包括电能表的功能设定、电能表的元器件选择、电能表的芯片处理协议以及电能表的工作协议和数据接口协议，只有设置好这些参数，才能保证数字化变电站正常工作。设计数字化变电站电能表设计时，要提高数据信息采集技术，数字化变电站是对电能表获取资料，研究人员通过对电子式互感器传输的数字信号进行解码、分析获取所需资源，解码芯片与DSP进行数据交换，通过以太网和光纤提供给各个二次设备，除了数据采集系统外，两种电表的区别并不大，因此不能对传统的电表全部废弃，要通过相应的技术改造来实现电表的继承性发展。

3.2 对电能计量可靠性的要求

在可靠性的侧重点上，数字化变电站的电能计量系统与传统计量系统不同，经过长时间的研究和实践得知，传统变电站计量系统中功能电能表误差较高，二次传输回路的故障次数多，互感器复杂，数字化变电站对于这些缺点进行了一定程度的改进，采用光纤传输，应用电子式互感器，但是电子式互感器与保护、测控设备的接口问题还需要进一步研究和探讨，这也是制约数字化变电站发展的关键因素之一。研究人员在设计电子式互感器时，更加注重对其可靠性的考察，通过合并单元格的方式增强互感器的技术水平，将合并单元集成在电子式互感器中和高压侧，出现故障时只需一次侧停电就可以进行维修，电子互感器通过光纤和以太网传输给两侧，以太网建立在CSMA/CD机制上，是目前使用较多、占主导地位的网络技术，以太网的发展受到了冲突的限制；光线数据传输是比较可靠的传输方式，可以避免受到电磁的干扰，但是其接头中心不正，采用这种方式时需要数字化变电站对传输信号进行实时监控，通过检验来排除错误信息，这也在一定程度上限制了光线数据传播的发展；电能表要重点监控通讯的质量，严格控制漏点次数，对于漏点率较高的地方要进行重点检查。

3.3 对电能计量检定系统的要求

传统变电站计量系统的检定方法经过一段时间的发展，已经初步完善，互感器检定和电能表检定，在发展的过程中应用较为广泛，传统的计量检定通过现场检定和实验室检定方式进行检定，通常情况下，采用的是现场检定方法，通过测电表发送的脉冲对电能表精度进行检定；实验室检定中要对电能发送的脉冲进行详细的分析和整理，经过对比来检定电能表的精度。对于数字化变电站而言，电能检定系统的设计是关系到数字化变电站工作效率的关键，对数字化变电站的工作和电能检测有着重要的影响。

基于这一认识，我们只有做好数字化变电站的电能表检定，才能保证数字化变电站能够正常工作，并不断提高数字化变电站的工作精度。数字化变电站电能表获取数据资源的方式比较简单，省去了很多的中间环节，可以直接从变电站得到所需资源，因此与传统的电表相比对误差的计算方法并不相同，在输入准确的情况下，如果在计算的过程中没有溢出，那么则认为数字化电表没有误差，因此对电表进行单纯的检定意义并不大，想要进一步扩大数字化变电站的应用范围，最关键的是要建立一套成熟的数字化变电站计量系统；对变电站系统的检定与其他的检定方法相比，更加准确、快捷，可以迅速、及时地发现数字化变电站计量系统中存在的

问题。

4 数字化变电站电能计量系统中存在的问题及对策

4.1 存在的问题

（1）有些电网内数字化变电站电子式互感器检定均由试验院完成，各供电局计量人员对数字化变电站计量系统缺乏认识，造成后期运行维护困难；（2）电子式互感器的可靠性，虽然较传统互感器有较多的优点，但传统的互感器在系统中已经运行了很多年，证明其具有较高的可靠性，相反电子式互感器在电力系统中的时间较短，仍需时间检验；（3）用于贸易结算的计量装置必须接受强制检定，目前国家还没有电子式互感器、数字式电能表相关检定规程。

4.2 对策

（1）为各供电局配置数字化变电站计量系统测试设备，加大人员培训力度，为后期电能计量系统运维提供技术支持；（2）随着电子互感器及其测试方法的应用，有必要制定科学、合理的“电子式互感器测试规范”，对该项工作提供依据并进行规范，使电子式互感器更快、更好、更安全地应用于电力系统中；（3）健全电子式互感器管理制度，明确各专业管理职责和范围，避免人为干预电子式互感器误差，保证计量装置的公平性。

5 结语

数字化变电站具有成本低、运行速度快、信息全面、安装方便、升级便捷的特点，无论是在电能测量，还是在电力传输中，都有突出的应用前景。因此，只要我们把握数字变电站的构建原则，根据电力传输的实际需要合理构建数字变电站，加强数字化电能计量技术探讨，有效运用数字化技术，就能保证数字化变电站内计量装置准确、稳定运行。

参考文献

[1] 顾光辉.数字化变电站新技术应用经验与建议[J].节能与环保，2007，（10）.

[2] 姜全华.浅析数字化变电站技术[J].电力与能源，2012，（8）.

作者简介：苏妍（1983-），女，国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司工程师，研究生，研究方向：供电企业电能计量。

（责任编辑：陈 洁）