刘淑娟1 佟振宁2 杨洪波3 李霖4 董寿菲5
（国网滨州供电公司 山东省滨州市 256600；山东省电力科学研究院；4.山东省济南市 250001）
摘要：随着数字变电站中推广运行，作为变电站重要组成部分的电能计量装置也需要数字化、通信网络标准化，以适应数字化变电站发展需要。本文主要是对数字变电站电能计量装置应用方面进行探讨，并对一些问题提出自己的看法。
关键词：数字变电站；电能计量；应用
一、数字变电站电能计量装置的构成
数字化变电站内设备从逻辑上分为三层：变电站层、间隔层和过程层。数字化变电站的计量回路覆盖过程层和间隔层，包括电子式互感器、合并单元、数字电能表和通信系统。
1.1电子式互感器
电子式电流、电压互感器利用光电子、光通信及电子技术，以光数字信号输出实现电力系统电流、电压测量。在数字化变电站中，电子式互感器是关键设备，电子式互感器远比传统互感器复杂，并且用光纤等传输方式代替了二次回路，这种情况下可靠性的重点主要在于电子式互感器，它具有无饱和、频带宽、体积小巧等诸多优点，适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要。
1.2数字式电能表
在数字变电站中采用的数字电能表与传统的多功能表工作原理完全不同，数字电能表所接收的信息是以光纤传送的电流、电压信号，而不是传统的57.7/100V的电流信号和5A/1A的电流信号。数字式电能表通过协议处理芯片获取合并单元的数据协议包，传送至数字信号处理单元完成电参量、电量累计以及电能计算等任务，然后与中央微处理进行数据交换，由中央微处理器最终完成表计显示、数据统计、数据交换、人机交互等功能。
1.3计量装置二次连接部分
电子式电流、电压互感器二次部分采用新型的电子器件，可以通过合并单元直接与数字式仪表和智能综合测量保护装置相连，较好地解决了计算机技术对电流、电压完整信息进行全过程数字化处理的要求。合并单元可以接收、处理来自多个采集器的数字信号。经过合并单元处理的信号输出到监控、保护、计量等装置。
二、数字化电能计量装置的优点
2.1智能变电站电能计量系统的误差优于传统变电站
数字化电能表接收通过光纤传送的电流电压采样点的数字流，基本避免了因二次电流电压模拟信号传输损耗引起的计量系统附加误差。
2.2数字化电能表的高可靠性
数字化电能表与合并单元或电子式互感器物理间采用光纤通讯，实现完全电气隔离，保障在各种复杂的电磁环境下都不会造成数字电流、电压信号传输的改变。同时，数字化电能表已完全取消二次电流输入，有效的消除了过流或二次电流开路等安全事故隐患。
2.3数字化电能表的高稳定性
电表的采用数字信号输入，无模拟采样电路，长期运行中有效避免传统电表因温度、采样电路的电阻电容变化、零漂、电磁干扰等可能对精度造成的影响。
2.4数据可靠性
电流、电压数字信号采用标准协议进行传输，接收端即电能表可对来自互感器或者合并单元的电流、电压信号进行校验，有效避免了误码可能对电能计量造成的影响。
三、数字化变电站电能计量装置应用问题
3.1计量装置的检定问题
数字变电站中的电子式互感器的二次回路传输的是数字信号，而并非传统的模拟信号，因此传统的仪器无法直接对其进行误差检测，必须设计生产相应的检定设备。
（1）电子式互感器的校验。目前已有一些厂家生产电子式互感器校验仪，可以对模拟量输出的电子式互感器和符合IEC60044-7、IEC60044-8、IEC61850-9-1标准的数字量输出的电子式互感器进行精度校验，其工作原理如图l所示。
通过对互感器一次升流，对被测电子式互感器与基准互感器的输出量进行比对，将互感器的测试结果包括基频频率、基频幅值、基频相位分别与标准源的基频频率、基频幅值和基频相位比对，得出频差、比差和相位差。在对模拟量输出的电子式互感器进行校验时，比差和相位差即为最终的误差值；但在数字量输出的电子式互感器校验中，相位差除了包含相位误差外，还有额定相位偏移和额定延迟时间造成的相位差。
按照IEC61850-9标准要求，校验仪输出电流、电压至数字式电能表，在接收到数字式电能表输出的脉冲后与自己计算出的电量进行比较，算出误差。
但是，现在已有电子式互感器的制造标准，但还未有试验标准。因此，电子式互感器校验仪和数字式电能表校验仪的测试结果是否得到认可将成为关键问题，使用设备生产厂家配套的校验仪的测试结果只能作为参考，应在第三方有检验资质的单位检测合格后才能作为实际计费之用。
3.2计量装置稳定性问题
数字化电能计量装置已进入了实用化阶段，但要保障装置长期运行可靠运行，还需不断积累经验和产品改进。由于计量原理不同，数字化变电站中电能计量系统可靠性与传统计量系统侧重点也不同，传统变电站计量系统中，电能表以及二次传输回路的故障率高于互感器。而在数字化变电站中，电子式互感器是关键设备，电子式互感器远比传统互感器复杂，并且用光纤等传输方式代替了二次回路，这种情况下可靠性的重点主要在于电子式互感器。电子式互感器按照原理分有源电子式互感器和无源电子式互感器。有源电子式互感器利用电磁感应原理感应被测信号，其传感头部分具有需用电源的电子电路，用于GIS断路器更方便，对于户外配电设备，可采用激光供能方法，能够较好的解决电子式互感器电磁干扰问题。
3.3计量人员技能更新问题
由于数字化计量系统涉及很多光纤通信技术和通信协议，数字计量装置必须使用全新的检定方法、检定技术和量值传递标准，而上述技术问题与传统的计量技术有较大差异，给计量工作人员带来很大的挑战。因此，在推进数字化计量系统应用的同时，相应的检定规程、验收规范、管理标准的制定应同步开展；计量人员的技术素质和管理能力也需要相应提高，这样才能适应数字化电能计量系统的操作、使用和维护工作。
结语
总之，数字化技术在电能计量领域的应用将推动计量装置在制造技术上的更新换代，从而不断促进检定技术的逐步完善，提高检定质量和工作效率，提高电能计量装置的准确性、安全性和可靠性。
参考文献：
[1]谢玲.浅论如何提高电能计量的准确性[J].通讯世界.2013
[2]周全胜.对天津港电能计量装置集中管理的思考[J].资源节约与环保.2013
论文作者:刘淑娟1,佟振宁2,杨洪波3,李霖4,董寿菲5
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：互感器论文; 变电站论文; 电能论文; 电子论文; 电流论文; 装置论文; 电能表论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;