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摘要：我国电力行业最近几年发展非常迅速，推动我国整体经济建设的快速进步。智能电网是当今电力系统发展的主流方向，智能配电网是智能电网系统的重要组成部分。智能配电网是在当前配电网的基础上，将现代传感、测量、通信、计算机和控制技术与配电网络高度集成形成的新型配电网。与传统配电网相比，智能配电网整合了配电网实时运行信息和各种管理信息，为配电网运行和管理人员提供更全面、更完整的电网状态信息，改变过去以时间滞后的有限信息为依据的配电网管理方式，促进配电网精细化、智能化运行的实施。
关键词：智能配电网电能计量设备；运行状态监测终端
引言
科学技术的快速发展使我国电力行业有了更大的发展机遇和发展空间。随着电力电子及其相关技术的快速发展与广泛应用，分布式发电、直流系统、大规模电动车充电设施在配电网中逐渐普及，但随之而来的电力谐波、直流电流等问题对配电测量造成的不利影响也变得不可忽视。
1有关智能电网中电能计量的相关原理
为了进一步解决配电体系的电能实际计量系统中的故障隐患，以及实际误差和一些防窃电等问题，就要相应结合比较先进的电能性参数进行仪表测量，并不断改变相应的配电系统中现有的计量模式与实际电能参数，从而实现整体式的计量模式。在国内已经对一些电能进行系统性测量并对可靠性与实时性进行了高压信号的采集，同时也需要对相应的电能特性进行电能的计量与实际信号的处理，而对于那些还没有达到整体模式的计量功能，其计量体系对相关数据的窃电功能以及相关数据的实际安全性都有了一个很好的解决方式。
2传统配电网计量系统存在的问题分析
1.互感器体积大，绝缘较为复杂，导致铜、铁和绝缘材料的大量消耗；2.电流互感器仅在低压状态下检定，未考虑高电压对电流互感器的影响，其实际误差具有不确定性；3.电磁式互感器在中性点不接地（或小电流接地）的配电网运行时，易诱发铁磁谐振而导致谐振过电压，危及电网安全；4.两元件计量方式难以满足不平衡负荷的精准计量；5.电磁式互感器频带较窄，难以准确获取电网谐波信息和瞬态信息，不利于电网安全管理；6.电磁互感器实际运行负荷往往远离互感器设计的下限负荷，互感器空载损耗大，造成电力浪费；7.缺乏实时性强、可靠性高的远程数据交互平台。要实现配电网的智能化建设，需要优先解决电网运行和计量数据测的全、测的准、响应快、传输可靠的问题。配电网的高压计量系统就是解决这一问题的实施平台。采用新技术合理配置高压计量终端，将测量、计量、保护和通信功能进行有机融合，可有效推进配电网的智能化建设和需求侧管理的实施。
3动态状态估计
实际配电网络的量测量和状态量实时变化，其中接入的间歇式分布式电源输出功率具有明显的时序性，动态状态估计算法根据多个时间断面的量测数据，对系统进行状态估计，在利用量测方程的基础上，进一步将状态转移方程也纳入滤波算法，使得在基于量测信息进行估计的同时也能够反映状态本身的时序变化规律，带有状态跟踪与预测的功能。因此该方法可以看作是只基于某一时刻采样数据进行滤波的静态状态估计方法的延伸，具有更强的时效性且有望取得更高的估计精度。过程噪声和量测噪声是否准确对UKF算法的估计结果好坏有着很大的影响，甚至有可能导致算法发散。目前UKF中普遍采用的状态转移函数模型为Holt’s两参数线性平滑参数预测模型，本身存在着较大的建模误差而且主动配电网中负荷以及分布式电源的随机波动导致状态容易发生变化，因此过程噪声的统计参数是时变的且难以获得。针对该问题采用基于广义鲁棒极大似然估计器的UKF算法来进行状态估计。
基于改进的次Sage-Husa法对过程噪声进行估计，通过强化新进数据的作用逐渐对陈旧数据进行遗忘，该方法可一定程度上抵消未知建模的影响。注意到UKF算法中的无偏噪声估计器容易导致过程协方差矩阵出现非正定性削弱算法的鲁棒性，使算法在运行过程中出现病态无法继续运行。因此在无偏噪声估计器的基础上结合使用有偏噪声估计器来保证算法的鲁棒性，同时为了使有偏噪声估计器损失更少的校正信息对有偏噪声估计器进行一定的改进使其既能保证算法的鲁棒性，又能保留大部分无偏噪声估计器里的协方差校正项。
4直接计量电能表设计方案
基于高压单相电能计量功能模块的高压直接计量系统，是一种悬浮在10kV电力线路高压侧的单相高压电能直接计量系统，可以避免常规“高供高计”系统中使用信号线将电压互感器的信号引到低压端，造成二次信号产生压降等不利情况发生，降低电能特征信号采集误差，提高了10kV高压配电网电能计量系统计量数据的精确可靠性。另外，由于将整个单相高压电能直接计量功能模块，直接悬浮在10kV电力线路高压侧进行计量，可以有效防止窃电非法行为发生；直接计量功能模块与外界间进行数据信号传输采用高速率光纤以太网通讯模式，可以实现电能特征数据信号安全、及时、可靠、准确的传输；单相电能直接计量功能模块，结合了电能计量集成芯片、CPU数据处理单元等先进功能元件，能够对计量系统功能进行整体定义，和对电能计量误差进行动态校验，提高了计量系统运行准确性、可靠性；与常规电磁式高压VT、CT和电能表组成的高压计量系统相比，单相高压电能直接计量系统的体积和重量均得到显著减小，大大提高了高压直接计量系统电能计量的网络化、集成化、智能化水平。单相高压电能直接计量功能模块，具有较强的通用适用性，不仅可以用于10kV配电网的A相、C相功率和电能计量，还可以借用此种计量功能模块开发原理，设计出适用于不同工作电压等级下的高压电能直接计量系统。
5通信系统
计量测控终端的通信系统是以GS-18电力线载波通信单元为核心的宽带电力线载波系统。该系统负责将本地的计量、测控、保护信息和用户反馈信息上传和上级管理、控制指令的下达。通信系统由动态组网与数据管理单元、GS-18OFDM载波单元和信号耦合单元组成。动态组网与数据管理单元承担动态组网和数据收发管理两大功能。电力线是连接电力用户和电力运行管理部门的天然网络，是电网通信的优选信道。为了实现在电力线上高效率、高可靠通信，动态组网与数据管理单元将依据GS-18OFDM载波单元获取的信道特性动态配置通信频率等参数。GS-18OFDM载波单元是以GS-18载波芯片为核心的宽带电力线载波通信模块，该模块具有18个独立的通信频段、54个子载波，能够在数据通信的同时检测电力线信道特性，并在动态组网与数据管理单元的支持下从18个通信频段中选配合适的通信频率组合动态组网来适应时变的电力线信道，确保高效率、高可靠通信。信号耦合单元承担着信号耦合和高压-低压电气隔离的功能。通过信号耦合单元，可实现通信信号在电力线与通信系统收发单元之间的耦合并确保通信系统电气安全。较传统的SMS或GPRS信号传输有着信号稳定、没有通信费用的优势。
结语
物联网下的电能计量设备在线状态评价提供思路，并为电能计量设备的诊断、维护与检修提供依据，降低检修人员工作量和电网运维成本，提高电网供电的稳定性与可靠性。
参考文献：
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