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数字化变电站电能计量技术的探究

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：杜鸿鸣

[导读] 摘要：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。

        内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局计量中心中心内蒙古包头 014030
        摘要：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。为了做好相关的工作，必须要充分了解数字化变电站电能计量技术的应用要点，然后才能够针对当下数字化变电站在进行电能计量系统应用时存在的问题采取有效的对策，进而保证了数字化变电站电能计量的准确度。本文通过对数字化变电站中，电能计量技术的实际应用进行分析，希望能够在一定程度上促进数字化变电站的进一步发展。
        关键词：数字化；变电站；电能计量技术
        1数字化变电站的有关概述
        所谓的数字化变电站，就是在建立通讯网络的基础上，对智能化的一次设备和网络化的二次设备分层进行构建，一次设备包括智能化开关以及电子式互感器等，二次设备的分层包括中间隔层、过程层和站控层等。通过对这些设备的构建，实现变电站内部智能装置和电气设备的信息共享，促进新型变电站的形成。数字化变电站的特点主要体现在自动化的运行管理系统，并且一次设备的智能化和二次设备的信息网络化也极大程度的促进了变电站的数字化发展。数字化变电站的模式改变传统的集中式，逐渐过渡到现代的分层式，数字化变电站的逻辑构成主要有三方面：变电站层、过程层和间隔层。这三方面彼此之间存在着密切联系。数字计量的回路主要运用光纤来传输二次电流或电压，以电子互感器作为传输通道。而间隔层和过程层在数字化变电站中被电能计量的回路所覆盖，包括合并单元、数字式电能表以及通讯系统。数字化变电站过程层的设备起着重要的作用，促进同一时段内电子式电流和电压互感器的同步性和有序性。
        2数字化变电站中电能计量系统的组成分析
        数字化变电站的电能计量系统主要包括以下几个部分：数字化电能表、电子式电流、电压互感器、合并单元以及同步信号和二次连接。其工作的原理就是通过电子式互感器采集到相关的数据，然后汇总到合并单元而合并单元，通过点对点或者是以太网的方式发送相关的采取数据到数字式电能表上，从而实现了计量数据的有效传输。
        3数字化变电站电能计量技术的应用要点分析
        3.1对电能表设计要求
        在进行数字化变电站电能计量技术应用的过程当中，必须要保证电能表的准确度。在对电能表进行设计时包括了电能表的功能设定、电能表的元器件选择以及电能表的芯片处理协议等，这些参数都必须要设计好，才能够保证数字化变电站的正常工作和运行。在对变电站电能表设计时要提高数据信息采集技术，面对各种资料信息进行有效的获取。另外，为了对各种信息进行保密处理，需要对数字信号进行解码，然后才能够分析获得所需要的资源。
        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的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，需要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，是当前使用较多、占主导地位的网络技术；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。

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        3.3数字换变电站中电能计量系统的检定方法
        传统变电站中的计量系统检定主要对互感器以及电能表进行检定，传统的计量检定主要包括实验室和现场鉴定。在平常的循检过程中，一般采用的都是现场鉴定，现场校验电能表时在确保电表线路正常运行的情况下取二次侧电流，并对电能表传输脉冲过程进行测量。把出现故障的电能表拆解进行实验室检定，根据校表台标准源中恒定电流或电压对电能表脉冲发送过程进行检测，可以得出电能表的精度。数字式电能表主要通过中央微处理器进行表计显示和数据的统计、交换以及人机交换等功能，决定了传统电能表不能对智能化电表进行误差检测，数字式电能表校验主要是通过以太网的接口，接收被校电能表发送的脉冲信号，对其比较并保留原始数据。在数字化变电站电能计量系统中，检定过程若单纯的对电能表进行检定，难免会存在误差，所以最佳的检定方式是系统检定方式，通过采样并计算高压信侧的电信号，将其与脉冲信号进行对比，脉冲信号是通过数字式电能表进行传输的。对比之后能在一定程度上提高系统的精准度。因此，在数字化变电站电能计量系统中，能否建立一套完善的检定方法在一定呈上影响着数字化变电站电能计量技术的有效推广和普遍运用。
        3.4智能化变电站的电能计量纠错设计
        （1）电子式传感器的纠错设计。由于电子式传感器是智能变电站的重要组成部分，所以应加大监测力度，提高计量准确性。当前，对该装置的纠错方式为，将测量数据和绝对值相比较，得到检测误差，从而实现纠错效果。具体方式为，以传统的传感器作为标准器具，供电数据在二次传输中实现自动转换，形成标准通道，并和合并单元处理的数据相比较，得到电子式传感器的运行误差，从而实现了纠错效果。在实际的操作中，标准传感器发送信号，由校验仪器接受，再传送给合并单元，合并单元安装在电子式传感器中，之后再通过光纤传输，将信号分析处理，从而完成误差检查。
        （2）智能电表纠错。智能电表通过光纤和电子式传感器连接，并在物理层面上连接到以太网上。所以，智能电表在检测时，通常和标准电表连接在一起，连接材料为光纤，当电量数据同时传输给这两个装置之后，分别计算，然后将智能电表中的信号和标准电表的相比较，从而完成误差检测，实现了智能表校验目的。
        4结语
        总之，数字化变电站具有成本低、运行速度快以及信息全面等特点，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，需要把握好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，这样能保证数字化变电站内计量装置准确、稳定的运行。
        参考文献
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        [4]张伟平.数字化计量系统误差测试方法及电能计量方法[J].商品与质量.2019,(43).
        [5]任伟,张振铎,梁潘,等.智能变电站数字化计量装置误差稳定性测试系统研究[J].电测与仪表,2018,(19).
        [6]商铁滨,胡恒.数字化电能计量检测技术方案综述[J].科学与信息化,2019,(29).
        作者介绍：
        杜鸿鸣（1992. 01. 03-）；男；内蒙古包头市；汉族；助理工程师；班员；电能计量；内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局计量中心。