摘要：电能计量装置是发、供、用电企业进行电能贸易的唯一依据，电能计量的正确与否直接关系到用户的利益和电力企业的经济效益。电能计量装置管理的职能就是保证电能量值的准确统一，保证计量装置安全、可靠、客观、准确地计量电能的传输与消耗，以满足公平、公正的电能贸易原则。本文研究了电能计量装置在线监测系统，期望能够对提高电能计量的准确性有所帮助。
关键词：电能计量装置；在线监测；电网
1电能计量装置在线监测系统的设计实现
1.1系统构成
系统采用的是目前最为流行的分层结构设计，整个系统共分为以下３层：（1）现场数据采集层。按一次设备对应分布式配置多功能电能表，将其安装在开关柜回路内，或集中安装在电能表测控屏内，用于实时采集数据，并将数据通过通信接口传输到电能采集终端。各个计量点的电能量信息均是采集终端的采集对象，在信息采集完成后由电能量采集终端综合管理各项数据。同时，电能量采集终端还要负责传输、转发、执行主站下达的命令，使主站具备远程维护功能。（2）通信网络层。该层是主站层与现场数据采集层的连接层，主要负责上下两层之间的通信连接、数据采集、数据转化、数据传输、协议转换和命令交换，确保大量实时数据能够在汇集后高速传输，提高主站层获取监测信息的全面性、准确性和及时性。（3）主站层。该层主要由网络系统、WEB应用服务器、采集服务器、数据服务器、外围辅助设备等部分构成，是电能计量在线监测系统的信息收集与控制中心，既可通过GPS、PSTN、CDMA、以太网等远程通信信道采集和控制现场终端的信息，也可以对大量数据进行综合处理。
1.2系统的主要设备
（1）多功能电能表。其工作原理如图１所示
由图１可知，被测电压ｕ和电流ｉ经计量用的电压和电流互感器转换后，会被送到乘法器M，并由M负责完成对电压与电流的瞬时值相乘，随后输出与一段时间内的平均功率成正比的U0（直流电压），在通过U／f转换器之后，U0便会被转换为脉冲频率f0（与平均功率成正比），然后将该频率进行分频处理后，计数器便会对一定时间内的频率进行计数，最终显示出相应的电能量。
1）安装位置及技术指标。通常情况下，发电厂和变电站内涉及诸多计量点，如网损、线损、关口等，为了确保在线监测功能的实现，上述位置处都需要安装电能表，其基础技术指标应当符合表１中的要求。2）主要功能。发电厂和变电站内安装的多功能电表应当具备以下功能：失压和失流记录、电能计量、费率设置、结算时间、电量冻结、脉冲输出、通信接口、液晶显示和安全防护。如果是关口计量点的电能表，应当能够设置4个费率，即尖、峰、平、谷，费率时间可以进行分段，每个时间段与一种费率相对应。安全防护功能可以采取三级密码管理，具体如下：Ⅰ级，是指超级用户拥有更改用户名与口令的权限，以及设置所有功能的权限，可授予二级用户使用权限；Ⅱ级，是指设置用户，由超级用户授权分配用户名和初始口令，设置所有授权功能，包括电能表抄读；Ⅲ级，是指校时密码，用于校对表内时钟，每天使用１次，每次最多只能调整10min。电能表出厂后必须立即采取有效的防护措施，避免软硬件校正电能表的误差，也就是说，电能表一旦出厂不可对其误差进行再次调整。为了确保电能表的安全使用，当连续5次输入密码错误时，电能表将自动锁定，时间为24h，在此期间，无法对电能表进行任何操作。
（2）集中器
在系统中，集中器主要负责电能信息的采集、数据传输与管理、转发及下发控制命令。其应当具备如下功能：1）精度。电能量采集终端的高精度数据采集工作需要通过RS－485接口完成，并对带时标的电量数据进行储存。可根据在线监测需求设置信息采集周期，保证数据采集的准确性达到100％，而后再向主站传送信息。2）存储。电能量采集终端的数据存储容量要超过64MB，并且拥有独立的数据参数备份单元，备份单元的容量要超过256MB。备份单元可采用SD卡，一旦电能量采集终端出现故障，可以到现场插拔SD卡以获取相关数据，将数据导入系统。3）采集信息。及时采集窗口电量、分时电量、事件记录、遥测量、遥信量数据等，按照预设的时间起点将指定内容传送到主站；也可传递失压记录、瞬时量、电压合格率、电能表时钟时间等数字量或模拟量。4）数据传输。至少要有一路RS485总线既可用于抄表，又可作为数据上传通道。同时，还应支持多种通信方式，如语音拨号、TCP／IP网络等。
1.3通信方式
系统需要实现与变电站和发电厂的通信，具体如下：
（1）与变电站的通信
1）通信方式。电能计量系统以电力调度自动化系统为基础，对变电站采用专线Modem方式进行通信。2）专线Modem通信。调制解调器可根据不同的应用场合，使用不同的手段传送模拟信号，传输介质可以选用射频无线电、光纤或电话线等。3）技术要求。专线Modem方式不需要经过话音交换网络进行通信，而只需有标准四线接口就能够提供可靠的通信通道。专线Modem方式不允许在同一时间内并行多个数据，但是随着电能数据量的增加，这种点对点的通讯方式必然会造成数据堵塞，所以必须对这种通信方式进行优化。
（2）与发电厂的通信。由于国内的各大发电厂普遍采用电力载波作为通信方式，其二四线通道分别被调度电话和自动化占用，无法为系统提供通信通道，因而可采用拨号Modem的方法来解决通信问题。
2结语
总而言之，随着我国智能电网规模的不断扩大，对电能计量提出了更高的要求，加大对电能计量装置在线监测技术的研究力度尤为必要。本文设计了电能计量装置在线监测系统，该系统已在某变电站中获得了应用，系统运行至今并未出现故障问题，稳定性较好，其应用不但防止了因电能表误差和窃电行为引起的纠纷，同时也为电力企业带来了巨大的经济效益，因此该系统具有一定的推广使用价值。
参考文献
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[3]潘晓君，王金生．高压电能计量装置实时在线监视系统［J］．齐齐哈尔大学学报：自然科学版，2011（6）
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作者简介：包剑平（1981.06），男，重庆渝北人，重庆大学电气工程及自动化专业，兼职培训师，单位：重庆电力公司江北供电分公司
论文作者:包剑平
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/27
标签：电能论文; 在线论文; 通信论文; 数据论文; 电能表论文; 装置论文; 终端论文; 《电力设备管理》2017年第6期论文;