浅谈数字化变电站电能计量新技术_应用.docVIP

2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文 浅谈数字化变电站电能计量新技术的应用 昌吉电业局电能计量中心 詹发军 于新航 [摘 要] 本文结合作者从事电能计量工作的实际经验，根据目前“智能电网”的发展趋势及建设要求，结合2010年10月我局对110kV北庭变电站、35kV榆树沟变电站数字化改造工作中对智能技术在数字化变电站电能计量领域的具体应用原理和发展前景进行了阐述。 [关键词] 数字化变电站；电子式互感器；数字化智能电子式电能表；数字式计量系统 前 言 电网企业电力营销管理现代化的不断发展需要电能计量装置提供实时数据，为实现负荷数据网络化管理，贸易结算、线损动态管理以及电网安全稳定运行做好数据准备。迫切的市场需求推动了电能计量技术与设备的发展。电能计量新技术、新产品不断涌现，如载波抄表技术、光电互感器、高精度电子式电能表、智能电能表、交流采样测量装置等。在建设我国坚强智能电网的背景下，数字化变电站的数量将不断增加，电能计量管理、计量技术的发展将进入新时期。 数字化变电站标准体系（IEC61850）的不断完善，符合IEC60044-7，IEC60044-8标准的电子式互感器的制造技术的成熟，以及高速可靠的通信技术的日趋成熟，为数字化变电站内实现电能计量的可靠性、稳定性、通用性、互连及互通提供了良好的合作平台。 数字化变电站电能计量技术特点 数字化变电站电能计量技术在模拟量采集方式上有了巨大的变化，传统变电站的电能表采样传感器一般是采用高功率输出的电流互感器和电压互感器，而新型数字化变电站内模拟量采样实现全数字量化后通过光纤线路传输，一次侧的传感器采用了低功率输出的电子式互感器。电子式互感器具有测量准确度高、无饱和、动态范围宽、无二次开路危险等优点，为数字化变电站内电能计量提供了准确、可靠的数据来源，系统的EMC性能得到了很大的提升，将数字化变电站内电能采集与管理融入了IEC61850标准体系，为数字化变电站各类设备运行信息高度集成化奠定了基础。 数字化变电站的电能计量组成 数字化变电站的电能计量系统主要包括一次侧的传感器，其中包含遵循IEC6044-7标准电子式电流互感器和遵循IEC6044-8标准电子式电压互感器、合并单元（Merging Unit），以及全站的采样同步时钟GPS同步信号。数字化变电站的电能计量组成方框图如图5-1所示，图中电子式互感器与合并单元之间的通信一般采用IEC6044-7标准中规定的FT3格式传输，也有模拟小信号直接传输至合并单元通过合并单元内采样的传输方式。合并单元将所采集的数据合并，以符合IEE802.3规定的100Base-FX方式对外传输数据。 图5-1 数字化变电站电能计量组成方框图 数字化变电站电能计量工作原理 根据IEC61850-9-1标准，应用服务数据单元（ASDU）包含数据类型、模拟量瞬时采样值和采样率、采样计数器、采样值状态字等等信息。对这些数据进行相应的计算。具体计算方法如下： 有效值计算公式为 功率计算公式为 式中U（n），I（n）------瞬时采样值，IEC61850-9-1协议规定模拟量采样值量化为2个字节； N------ 对电网信号周波采样点数。 依据以上公式及协议中规定的测量电压与测量电流的比例因子SCP（IEC61850-9-1协议中规定为11585，最大电压约为额定电压的2倍多）、额定相电压（PhsA.Vrtg）、额定相电流（PhsA.Artg），计算出线路对应的电参量，具体计算方法为 式中Utr------ASDU中规范的额定电压； Urms------计算出的一次侧对应的电压有效值。 其他电参量计算方法类同。 为了与传统电子式互感器接入系统计量数据映射相同，也可将ASDU中规定的额定电压、额定电流定义传统电子互感器的二次侧转化量，如3×57.7V、3×5A。由上述方法可以计算出以下表计常用的数据类型： 3.1各相电压/各元件的电压、电流； 3.2总及各相/各元件的有功功率、无功功率、功率因数、电网频率； 3.3分时正反向有功电能、四象限无功电能、组合1、2无功电能； 3.4四象限无功任意组合电能，分相正反向有功、感容性无功电能。 数字化变电站电能计量仪表检错纠错设计 合并单元与表计在模拟量采样值传输过程中，信号线路受到严重干扰或者数据传输过程中CRC校验出错，都有可能造成一次侧的模拟量至二次侧表计数字量映射不对应现象，即出现采样点丢失现象，为此表计内部数字信号处理器的计量算法需做相应的丢点补偿处理，比较常用的插值方法有拉格朗日插值法和牛顿插值法，具体选择的插值方法，需根据丢点前后数据的相关性及采样计数器等信息来选择。图5-2是随机丢点后与经插值后计算补偿后得出的电量的误差比较