可移动式配电站出线电量采集装置研究

冯 璇，徐 刚，沙 征，杨 光，钱巍峰，何志鸿，钱巍赋

(国网上海市电力公司市区供电公司，上海 200080)

线损是决定供电企业效益高低的根本因素，是供电企业的重要技术经济指标。线损分析的基础就是电能量的采集[1-2]。线损管理方法就是将从有功、无功功率得到的全口径功率与总售出电量相比较，从而得到线路损耗数据。

目前变电站的电能量采集设备已经发展得十分成熟，采集端利用各类监控设备实时采集并存储站内变压器以及各路出线的有/无功功率、功率因数和电压、电流等相关数据，在后台也有强大的线损分析平台加以采集分析合成。

但在配电站里，采集手段就不如变电站那么丰富，还是使用传统的电能表采集，但是对于一些合并线路的仓位，或者无法安装电能表的仓位，以及对线路上各配变的负载情况，则无法获得精准的电量数据[3-4]。

因此，设计移动式配电站出线电量采集装置，就是为了解决配电站出线端的电量采集问题。一般一个小区有一个开关站(K型站)、多个街坊站(P型站)，有的小区有多个开关站。在K型站的出线端一般都配有关口电能表，但在部分老式的P型站的变压器进线侧并无关口电能表，并且当开关站的一条出线对应多个P型站时，无法得到每个街坊站的实际电量采样。针对这种情况，研制了移动式配电站出线电量采集装置，用于更精准地定位高线损的位置。

该装置是一种非常轻便的，用于精准寻找电网高线损部分的装置，它将电网数据监测由变电站10 kV出线扩展到任意一台终端配变，为线损分析提供了有/无功电能量、功率因数、电流、电压等关键信息。运维人员可以将采样数据与上一级电站10 kV出线的采样数据进行比较，对于定位电能量采集装置故障也有重大意义。

1 系统结构

移动式配电站出线电量采集装置放置于P型站10 kV侧，箱体为手提箱式，分为两层，上层为智能分析终端层，下层前半部分为电量采集终端、短信服务器，下层后半部分为接线端子箱、开口CT及线缆储藏室。箱体结构如图1所示。

图1 箱体结构图

装置的工作原理如图2所示。装置通过电量采集模块来采集数据，终端存储数据并自动生成报表文件，当接收到用户请求数据短信时，相应的数据会发送至用户手机中。

图2 装置原理图

1.1 电流采样及电压采样

电流采样：由于装置的使用环境为已投运的P型站，为了不影响客户正常用电，同时为了节省人力、物力、财力，所以本系统电流采样使用了高精度开口式CT。开口式电流互感器外壳采用阻燃、耐温的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，具有体积小、质量轻、准确度高、容量大等特点。使用开口CT，调试安装非常便利，无须拆一次母线，可以带电安装。

电压采样：装置的三相电压通过所用变的低压侧进行采样。P型站内一般采用的接线方式为D11/Y，本装置采用的电压转换器可将D11/Y转换为Y/D11，然后通过PT变比将采样电压还原成10 kV母线电压。工作原理如图3所示。

图3 电压采样原理图

开口式CT互感器以及电流、电压采样的线缆都放在装置底部的储线盒中。

1.2 电量采集模块

电量采集模块由测量单元和数据处理单元组成，除计量有功和无功电量外，还具有分时测量的功能，并能显示、储存和输出数据。电量采集模块工作时，电流、电压经过取样电路分别取样后，送到放大电路放大，再由高精度计量芯片转换为数字信号，高性能微控制器对数据进行分析处理。由于采用高精度计量芯片，计量芯片自行完成前端高速采样，高性能微控制器仅需要管理和控制计量芯片的工作状态。微控制器还用于分时计费和处理各种输入输出数据，并根据预先设定的时段完成分时有功、无功电能计量，通过RS-485接口、DLT645规约将数据传送至智能分析终端。其工作原理如图4所示。

图4 电量采集模块原理图

1.3 智能分析终端

智能分析终端采用了FOXKPC高性能工业平板电脑作为软件载体，以触摸屏作为基本的输入设备，拥有两个高速以太网网口、一个RS-485接口、一个RS-232接口、四个USB接口。分析终端使用RS-485接口通过DLT645规约，将电量采集模块的实时遥测数据采集并存放于SQLite数据库中。

终端系统软件框图及系统流程图如图5、图6所示，当用户启动智能分析终端，主处理进程开始工作，主处理进程分别控制短信处理进程、数据库及HMI人机交互界面。

图5 程序系统框图

图6 程序流程图

程序启动后，采样进程及短信进程开始运行。终端接收到用户短信指令后，会按照请求发送对应的数据。如果在计划任务时间周期中，终端将关闭实时数据处理进程，将前一天的采集电量数据生成日报表，存于数据库中。

终端在计划任务的运行周期之外，会将采样数据放入实时数据库中，并在人机交互界面HMI中显示实时功率曲线、历史电量棒图、实时遥测数据等。终端实时曲线显示最近1 h内有功功率实时曲线。历史电量棒图中显示最近12 h内每一刻钟的历史电量棒图。用户可在历史电量棒图中清晰地找出有疑问的时刻，并可在后面几天同一时间段内通过观察实时功率曲线来分析数据。

终端中报文按钮可以调用出电量分析终端及电量采集模块间的通信报文，当对实时采样数据有疑问时，可通过分析报文确定数据的正确性，实时报文可手动暂停。

查询按钮可以调用出线路负荷记录报表，用户可自定义起始及结束日期。报表中详细记录了线路各个时刻的正向有功电量、正向无功电量、反向有功电量、反向无功电量，用户可将该报表数据与调度端的负荷报表数据进行比对，从而可以非常容易地定位产生异常数据的时刻。

1.4 短信服务终端

运维人员通过手机发送指令至终端，终端按照用户发送的命令相应地返回所需求的数据。

2 装置试验与试运行

试验选取了某公司配电房，将装置与AC 400 V电源连接，对电量进行了实时监控并采集数据，绘制出电量的曲线图，得到的数据与实际用电情况曲线图对比后基本吻合。连续测试了三天后，得到的数据曲线图误差也极小。再通过手机短信给装置发送命令，得到的实时监控信息和装置采集的数据完全相同。因此，该装置可以准确地采集配电站出线的电量数据，方便运行人员分析使用。

目前，该装置已经投入实际应用，安装于P型配电站出线端，用于采集P型站出线的电量数据。

3 结语

本电量采集装置通过采集数据可迅速找出系统中的异常情况，并精确定位存在异常用电状况的位置，增强了对异常用电检测实效性。通过短信服务，运维人员可随时随地获得所需数据，提高了工作效率。

由于装置采用移动式便携设计，可在线路不停电的情况下，安装运行，方便灵活，适用于大规模推广应用。

参考文献：

[1] 张国珍，李晓明，张莲梅.电量采集与分析系统的性能优化[J].电网技术,2003，27(5)：78-81.

ZHANG Guozhen, LI Xiaoming, ZHANG Lianmei. Optimization of electricity data acquisition and analysis system[J].Power System Technology,2003,27(5):78-81.

[2]王德刚，荆咏梅.电量采集与线损管理系统简介及效益分析[J].农村电气化,2005(4)：10-11.

[3]王海鹏，曾嵘，何金良.利用GSM网络实现配电网远程数据采集的可行性分析[J].高压电器,2002，38(5)：12-15.

WANG Haipeng, ZENG Rong, HE Jinliang. Feasibility analysis of GSM application in remote data acquisition system for distribution network[J]. High Voltage Apparatus,2002,38(5):12-15.

[4]赵龙，李仁俊，李玉忠.基于GSM网络的配变监控系统[J].电力自动化设备,2003，23(6)：57-59.

ZHAO Long, LI Renjun, LI Yuzhong. Monitoring and control system of distribution transformer based on GSM networks[J]. Electric Power Automation Equipment,2003,23(6):57-59.