(上海久隆电力（集团）有限公司 上海 200000)
摘要：本文结合笔者在上海久隆电力（集团）有限公司的工作经验，简单设计了一种电力数据网工程的配置方案，并对电子式互感器技术、时间同步技术这两项电力数据网工程的关键技术进行了分析。同时，从线路保护与电能计量两方面入手，阐述了电力数据网工程的应用。
关键词：电力数据网工程；电子式互感器；时间同步技术
引言：在电力数据网工程中，主要实现了电网的自动监测与控制，此时，必须着重实现电网状态的同步数字采样。在电力数据网工程的支持下，各种电力综合数据得到实时性采集与分析，为电力服务的升级提供了重要支持。可以说，电力数据网工程的建设与应用是我国发展中不可或缺的项目，其关键技术与应用值得重点探究。
一、电力数据网工程的配置方案分析
依照逻辑功能，将变电站自动化控制体系划分为三个层次，包括过程层、间隔层、站控层。其中，过程层主要包含智能组件、合并单元以及电子式互感器等构件，承担着执行电流与电压量采集指令、跳闸指令的任务。对于间隔层来说，其主要包含电能计量、故障录波、保护测控等二次设备，主要承担着记录与分析故障状态、判断故障、切除故障、电能分时计量等任务。实践中，即便站控层中的设备失效，间隔层也可以在不依托远程操控的条件下自主、独立完成电网状态的监控及故障切除。对于站控层来说，其主要涵盖远动通信装置、主机间操作员站等系统设备，承担着操作人员展示信息、远程控制接口等任务。出于对控制网络传送时延长度、时延波动的考量，在组网中更适宜使用分层组网的方式。相比于集中式组网而言，分层组网更不容易发生数据流的堵塞。
二、电力数据网工程的关键技术分析
（一）电子式互感器技术
1.电子式电压互感器
当前，常用的电子式电压互感器有两种，即有源电子式电压互感器、无源电子式电压互感器。其中，有源电子式电压互感器主要依托的原理为分压原理，即在电阻、电容、电感元件的支持下完成高电压的分压与测量，并结合测量结果及分压比实现一次电压的推算。对于电阻分压而言，其有着更高的测量精度，结构简单、体积小，常用于10-35kV的中低压配电网中；对于电容分压而言，相应互感器内不包含电磁单元，暂态响应方面有所改善，常用于高压输电网中；对于电容分压而言，相应互感器的电场强度裕度大，绝缘性更强。
无源电子式电压互感器主要依托的原理为普克尔效应中的载波测量原理，即在特定条件下，晶体的折射率与外加电场强度之间存在这正比例的关系。在实际的使用中，出于对恒温光源发光波长稳定性的考量，必须引入补偿措施，且工艺要求更高、技术尚不成熟。基于此，笔者认为，在工程中使用电容式电压互感器更加适宜。
2.电子式电流互感器
电子式电流互感器也可以划分为两种类型，即有源电子式电流互感器和无源电子式电流互感器。其中，有源电子式电流互感器可以进一步细化为低功率线圈、罗氏线圈两种。对于低功率线圈来说，其主要由传统电磁式电流互感器优化而成，有着更高的测量精度，但是测量动态范围相对较小；对于罗氏线圈来说，其响应速度更快、测量动态范围更大，但是测量精度偏低。因此在当前的使用中普遍应用两线圈配合应用的模式。
无源电子式电流互感器可以进一步细化为两种类型，即全光纤型和有磁光玻璃型，二者的基本原理极为相似（电流的磁效应）[1]。主要依托偏振光旋转角的测算完成一次电流的推算。相比较来说，全光纤型电流互感器在动态范围、测量精度、可靠性等方面均有着较高的优势，且安装中对环境的要求更低，不需要改变原有的GIS结构，在工程中更适合使用。
（二）时间同步技术
就当前的情况来看，GPS装置为电网各厂实现数据同步的主要装置，而受到时钟同步监视、时间精度检测手段的缺乏，GPS装置故障难以及时发现，不利于电网运行稳定性的维护。因此，不能单纯依靠GPS完成时间同步，还需要构建起基于地面时间同步链路的时间同步网络。笔者认为，在电力数据网工程中应用IEEE1588协议（网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准）构建时间同步网络更为适宜。
对于IEEE1588协议来说，其可以物理层面完成时钟同步与延迟测量，同步等级达到亚微秒级，满足多数电力时间同步的需求，相比于NTP的定时同步更加精准。在IEEE1588协议的支持下，可以完成IEEE1588时钟设备的研发，具体有：使用摩托罗拉M12T作为GPS模块，实现对12颗卫星的同时跟踪；引入32位高性能微处理器，完成对GPS模块时间、部分串行接口通讯、软件运行的接收；使用FPGA进行对时脉冲信号、其他串行接口通讯的输出。
三、电力数据网工程的应用探究
（一）在线路保护中的应用
在电网中，线路保护、安全自动装置、振荡解裂装置共同构成安全防护单元。其中，线路保护是电网安全防护的“第一道防线”，占据着极为重要的地位。实际运行中，一旦输电线路发生故障，线路保护装置可以第一时间完成故障的精准切除，并迅速发送相应报警信号[2]。
通过引入电力数据网工程（新型同步数字采样系统），实现了电子式互感器与IEEE1588时间同步技术的结合应用，避免了无法同时满足精度要求与反应速度要求的问题发生。在该系统的支持下，线路保护装置不需要实施周期性的时延测量与数据同步，可以直接与线路两侧同一时刻的电流值进行对比，以此完成线路中是否存在故障的判断，故障检测可靠程度进一步提升。同时，在这样的情况下，线路保护不需要进行通道时延的测量，即不需要保证收发时延的一致性。此时，可以直接使用通信电路完成线路保护数据的传递，降低了光纤资源的使用量。
（二）在电能计量中的应用
电量的准确结算需要电能计量操作提供支持，因此，保证电能计量的准确程度占据着极为重要的地位。对于传统的计量系统中，其线缆误差在0.1左右、测量系统误差在0.7左右（来源于电压互感器、电流互感器、线缆以及传统电能表）；而在基于新型同步数字采样系统的计量系统中，其光缆数字传输、全数字系统运行不存在误差，测量系统误差在0.4左右（来源于电子式电压互感器、电子式电流互感器）。
在电力数据网工程中，同步采样数据在过程层网络的支持下传递至计量服务器；结合带有时间戳的电流、电压量，计量服务器自动完成电能负荷曲线的精准计算，为管理工作提供参考。在这样的情况下，可以更科学的形成错峰用电制度、政策激励，强化电能供给安排的合理程度，提升电能供给的可靠程度。实践表明，依托电力数据网工程的建设，电气数据的采集更为精准，在不增加表计的前提下，依托计算机软件的计算功能也能够达到精准计量线损的效果。另外，在传统的电能计量系统中，电能表为物理实体表，在单一线路中需要引入一块电能表；而在数字化计量系统中，电能表由计量软件、计量服务器共同构成，并为全站提供计量服务。相比较来说，数字化计量系统的应用可以大幅降低电能计量的成本，且后续展开系统升级操作也更加简便。
总结：综上所述，在电力数据网工程的支持下，各种电力综合数据得到实时性采集与分析，为电力服务的升级提供了重要支持。依托电容式电压互感器、全光纤型电流互感器、IEEE1588时间同步技术，结合分层组网的方式的使用，可以实现电力数据网工程的更好建设。将其应用于线路保护与电能计量中，推动了故障检测可靠程度的进一步提升，强化了电气数据采集的精准程度。
参考文献：
[1]任杰,王婷宇.电力通信网数据的安全防护系统及实现研究[J].科技风,2019(36):67.
[2]李晓斌,王孝琳.软件定义网络在电力数据网中的应用方式研究[J].科技风,2019(33):99.
作者简介：姓名：金伟雄（1974.04--）；性别：男，民族：汉，籍贯：浙江奉化人，学历：本科；现有职称：助理工程师；研究方向：电力工程技术。