摘要：电能计量是通过电流互感器、电压互感器及其二次回路，将大电流、大电压降至适用于二次回路的低电流、低电压，联合电能表按照规定的接线方式进行组合，从而构成在线的电能计量系统来实现的。电能计量系统由硬件与软件两部分组成，硬件是指电能计量装置，主要包括电流互感器、电压互感器、电能表等;软件是指电能计量技术。随着智能电网建设、数字化变电站技术的实施与发展，传统的电能计量系统正在向数字化方向发展。基于此，在接下来的文章中，将对数字化电能计量系统的异常展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：数字化；电能计量系统；异常
引言：数字化电能计量系统基本由电子式互感器或常规电磁型互感器、合并单元、数字化电能表和光纤组成，由于我公司智能变电站没有采用电子式互感器，所以本文不对互感器进行分析。
一、数字化电能计量系统
随着数字化变电站技术的高速发展，基于IEC61850标准构建的数字化变电站将成为变电站建设的趋势。它的信息采集、传输处理和输出过程将全部实现数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。数字化变电站技术的推广，促使原有的传统电能计量系统发生变革。由于传播数据从模拟量转变为数字量，在此基础上，出现了电子式电流互感器、电子式电压互感器，将大电流、大电压直接转换为数字量，通过合并单元与光纤，将数字量传送至数字化电能表中，直接计算出电能值。
（一）数字化电能计量装置
数字化电能计量装置由互感器、合并单元、数字化电能表组成，区别于传统电能计量装置，合并单元与电能表之间没有电缆连接，采用光缆连接，减少了二次电缆带来的压降问题，减小了电能计量装置的综合误差。与之前学者观点不同，笔者认为电子式互感器不是数字化计量装置的特征，电子式互感器或传统互感器只是传感方式与数字化程度不同。笔者将数字化电能计量装置按照信号传感器的不同分为全数字化电能计量装置与半数字化电能计量装置。全数字化电能计量装置的信号传感单位为电子式互感器，互感器与合并单元之间、合并单元与数字化电能表之间传输的是含有离散后的电压、电流采样值符合不同协议的网络报文。电子式互感器传感系统电流和电压，并以符合IEC60044协议封装的报文将采样值发送至合并单元，经合并单元汇集和处理后，以符合IEC61850-9-2协议格式的网络报文通过点对点或高速以太网报送至间隔层的数字化电能表，经过一系列的数据处理与计算，完成流经计量点的电能量累计。半数字化电能计量装置的信号传感单元为传统电磁式互感器。互感器与合并单元之间为传统模拟量电压、电流信号。传统互感器将大电流、高电压转换成额定相电压57．7V、额定电流1A或5A的小信号，模拟量输入合并单元统一进行数据采样，以与全数字化相同的方式进行信号传输与电量累计。
（二）电能量采集方式
智能变电站统一基于IEC61850，前期智能变电站建设时，数字化电能表仅仅实现了输入量的数字化，并没有完全按照IEC61850进行逻辑化、网络化，电量采集依然使用基于DL/T645-2007《多功能电能表通信协议》的半双工通信方式，不仅影响了变电站内部数据的共享与标准的统一，也由于协议本身的限制，无法传输一次电量数据、采样值相关信息，影响了数据采集的时效性、完整性。数字化电能计量系统由电能量采集终端采用IEC61850-8-1MMS协议采集数字化电能表正反向有功电能和四象限无功电能、需量、实时电压、电流、功率以及异常事件，转换成符合IEC60870-5-102协议的报文上送电能计量主站[1]。
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二、数字化电能计量系统的异常分析
（一）光纤回路故障引起的异常
2014年8月，公司所属110kV马巷变电站投运，110kV汪马691#开关带负荷后，数字化电能表上电压、电流值显示为0，电能脉冲信号灯也不闪烁。通过对合并单元和电能表的检查，没有发现明显问题，用打光笔在光纤的一侧打上光，另一侧也能看见光。经过一段时间查找分析，最终发现用打光笔分别对主用光纤和备用光纤打光时，主用光纤的亮度远远小于备用光纤，主用光纤的信号衰减十分严重，更换一根备用光纤后，数字化电能表上电压、电流值显示恢复正常[2]。
（二）合并单元设置引起的异常
2015年5月，220kV汪墩变电站的220kV主变侧和各出线间隔合并单元更换。当更换后送电发现220kV各开关的数字化电能表电压、电流值显示为0。分析合并单元的MAC地址发生变化，数字化电能表的设置并未及时更新，所以电能表显示不正常，也不能进行计量。重新设置后，数字化电能表显示和计量恢复正常[3]。
（三）数字化电能表引起的异常
2016年5月孙岗变电站110kV红孙656开关数字化电能表远方传输的数据突然不再变化，电能指数不再增加，几天后传输的指数都变成0。到现场检查电能表的光纤故障指示灯没有闪烁，初步判断光纤应该是正常的。再检查数字化电能表菜单里的实时电压值、电流值显示正常，不是零漂值。读取当前指数，发现数字化电能表指数在累加，原来数字化电能表是能够计量的，只是485远方传输数据不能正常工作。现场将数字化电能表的两路工作电源切断后再恢复，数字化电能表就正常工作并向远方传输数据，分析是数字化电能表内部芯片死机造成的[4]。
（四）电能表指数显示溢出引起的异常
2016年6月，公司汉王变电站2816开关数字化电能表出现在地区电能计量系统中，总指数从1800kW•h突变为0，持续累加指数，而峰平谷指数平稳上升，没有发生突变，造成系统中峰平谷指数之和不等于总指数。到现场检查发现现场也是如此。由于该数字化电能表显示指数为一次值，峰平谷指数之和减去总指数正好为2000000MW•h，联系厂家技术人员，解释说该表设计上指数达到2000000MW•h，指数溢出重新从零计量，而峰平谷指数没有溢出，所以发生总指数突变，而峰平谷指数没有发生突变。
（五）电能表内部设置错误引起的异常
2016年10月，汉王变电站4787开关新投运后，220kV母线平衡就一直超差，将220kV主变侧与每条出线开关与对侧电量分别对比，发现新投运的4787开关所计电量是对侧电量的5倍，判断该数字化电能表异常。到现场首先检查该表的二次电流值，与遥测回路电流相比，两者相同，在0.3A左右。再与相邻的2C96开关电能表相比，2C96开关电能表二次电流在0.35A左右，要大一些，但是4787开关电能表的有功脉冲灯闪烁的速度要远远快于2C96开关电能表。数字表脉冲常数存在两个：一是计量板脉冲常数，控制计量脉冲输出，当累计能量等于1个脉冲能量时，脉冲灯闪烁1次。二是主板脉冲常数，采集计量板发出脉冲计算电量。如果两个脉冲常数不一致，计量就不准确。
结论：
简而言之，随着数字变电技术的推广，电能计量技术开始了不断的变革，因此，电能计量系统的数字化发展，是计量设备数字化的需求，是电能计量系统发展的必然趋势。为此，文章主要针对数字化电能计量系统的异常方面进行了详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
参考文献：
[1]王文华，傅晓平，沈孝贤.传统电能表与数字化电能表的对比分析［J］．浙江电力,2018(5):15-18.
[2]欧宇.数字化电能计量检测技术[J].电力建设，2012(4):73-75.
论文作者:郑磊1,吴春艳2,曲翀3,魏丽4,马世哲5,张恩义
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/9
标签：电能论文; 电能表论文; 互感器论文; 变电站论文; 电流论文; 指数论文; 单元论文; 《电力设备》2018年第24期论文;