摘要：计量的准确与否不仅直接影响着电力企业的发展和电力企业的形象，也影响着整个交易结算的公正性和准确性，更与用电客户的利益息息相关。对此，本文分析了供电公司电能计量管理的现状和存在问题，接着提出相应的管理方法与对策，希望能对电能计量管理工作水平的提高有所帮助。
关键词：电能计量；问题；分析
一、电力系统电能计量的重要性
电能是国民经济和人民生活极为重要的能源，电气化程度和管理现代化水平是衡量一个国家发达与否的重要标志。电力生产的特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门连成一个系统，不间断地同时完成。发、供、用电三方如何销售与购买电能、如何进行经济计算，涉及许多技术、经济问题。营业性计费的公正合理，涉及电业部门与用户的经济利益。提髙电能计量的正确性，对发、供、用电三方都是十分需要的。
随着我国电力系统的改革，对电能计量工作提出了更高的要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能测量技术更为重要，需要重视它的完整性和准确性。
电能计量直接关系电力系统发电量、线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。
随着电力系统的发展，用电波动十分剧烈，峰谷差愈来愈大，计量系统在大幅度的工况变化中工作，使其计量误差增大，已成为电能计量不可忽视的问题。利用经济杠杆，实施分时计度并分时计价的电能计量方式，在一定程度上可以起到调控负荷、拉平负荷曲线的作用，有利于电力系统的运行和发、输、配电设备的充分利用。
由于电力电子技术在各行各业用电设备中的采用，负荷向电力系统注入大量的谐波，引起电压、电流波形严重畸变。如何计算谐波电能，如何制定畸变波形作用下的电能计量和计费标准，都是亟待解决的问题。
1.电力系统电能计量的发展历程与现状
电能表作为测量电能的专用仪表，自诞生至今已有100多年的历史。电能表是电能计量管理的基础仪表，其性能直接影响着电能管理的效率和科学化水平。100多年来，随着电力系统的发展及其电能管理系统的不断完善，电能表的结构和性能也经历了不断完善、不断更新的发展过程。
1880年德国人爱迪生研制出世界上第一只直流电能表。交流电的出现，对电能计量仪表的功能提出了新的要求。1888年意大利物理学教授费拉里斯首先提出 利用旋转磁场理论作交流电能的测量。1889年，德国人布勒泰研制出了无独立电流铁心的感应式电能表。1890年，带独立电流铁心的感应式电能表问世。19世纪末，电能表改用永久磁铁产生反作用（制动）力矩，并由铝转盘取代铜转盘。至此，感应式电能表的结构基本定型。感应式电能表具有制造简便、运行可靠、价格便宜等优点。经过近100年的不断改进与完善，感应式电能表的制作技术已经成熟。通过双重绝缘、加强绝缘和采用高质量双宝石轴承甚至磁悬浮（推）轴承等技术手段，其结构和磁路的稳定性得以提高，电磁振动被削弱，使用寿命大大延长，且过载能力明显增强。因此，至今在包括我国在内的许多发展中国家甚至是一些发达国家里，感应式电能表仍作为主要的电能计量表破广泛使用。
电能开发及利用的加快，对电能表性能和电能计量管理提出了更高的要求。现代电力系统中，感应式电能表暴露出许多缺陷：
1)由于受工作原理和结构等因素的制约.一般感应式电能表的所能达到的准确度为2.0级和1.0级，最高达0.5级，但对大用户和大电网的电能管理，要求电能计量仪器仪表应具有更高的准确度。在市场体系下，高准确度对电能计量管理十分必要。
2)感应式电能表是针对很低且十分狭窄的频率范围的正弦电压和正弦电流而设计的，但现代电力系统中采用硅整流与换流技术，这些非线性负荷产生大量高次谐波并引起不平衡，致使电网电压波形产生畸变、波动及三相不平衡，同样受工作原理和结构等因素的制约，使感应式电能表计量不正确。
3)随着电力系统的发展而引发的电能供需矛盾的加剧，许多工业大国日益重视电能管理，都在通过技术改造等各种手段加强对电力负荷的监控，以实现计划用电与合理配电，从而提高电网负荷率。现代电能管理强调自动化、智能化，要求以高新技术手段确保经济杠杆调配电能的使用，以求更高的供用电效率。这便对电能计量仪器仪表提出更多功能化的要求，希望它不仅能计量电能，而且也能应用于管理。因此功能单一的感应式电能表不适应现代电能管理的要求。
为使电能汁量仪表适应工业现代化和电能管理现代化飞速发展的需求，电子式电能表应运而生。
电子式电能表的功能可划分为计量、监视、控制、管理等四类：
1)计量功能
主要包括双向显示并累计输入和输出的有功电能、无功电能和视在电能。先进的电子式电能表还能对谐波电能计量。
2)监视功能
主要的监视功能为：最大需量和肪窃电监视、缺相指示、停电和恢复供电的时间记录、电压异常报警及预付费表在用户所购电能将用尽时的报警等。
3)控制功能
主要的控制功能为时段控制与负荷控制。时段控制用于多费率分时计费；负荷柠制则是指通过通信接口接收远方控制指令或通过表计内部的编程，按时段和负荷定额控制负荷。预付费电能表还具有所购电能将用尽时的报警及延时跳闸停电的控制功能。
二、提高某地供电网电能计量正确性的途径
1.计量仪表的现代化改造
某地供电网电能计量方式为：110 kV、35 kV及10 kV专线客户计量点都设在变电站内采取出口计量；400 kVA及以上专变用户（全局共27户）实行高供高计,在室外安装杆上高压计量：400 kVA以下专变客户（全局共360户）实行高供低计，在变压器低压侧安装低压计量箱；普通动力及居民客户，低压线穿管，并且安装配电计量箱。
计量表计的类型及数量为：长寿命单相表、西门子全电子电能表、威胜全电子电能表、深圳弘华及四川蜀达机电式电能表、无锡及华立等机械式单三相表，科源预付费单相表。低压CT型号：LMZA-0. 5、LQG-0. 5。高压计量型号：几SJWH-10、 JLS6-10,运行中数量约30台.截止2002年底，运行中高压计量有功电能表169 只（其中全电子电能表124只，机电式32只）；低压三相有功表2872只；运行中的单相电能表16. 6万只（其中农村三级表约15万只）。
2.谐波电能的计量问题
1）计量标准分析
非线性用户产生的谐波注入系统将对电力设备造成很大危害，并使感应式电能
表产生计量误差，应确定谐波电能计量和计费的标准。
电能计量的方式有三种：
(1)计全电量，即基波加谐波的综合电量；
(2)只计基波电量，不反谐波电量；
(3)分别对基波和谐波计量。
目前，由于计量设备落后，某地供电系统的电能计量方式属于第一种计量方式。
按前述分析，由于感应式电能表读仅反应谐波功率的一部分，线性用户吸收谐波功率时，以全能量为基准时，电能表少计了电能消耗量；以基波电能为基准时,感应式电能表则多计了电能消耗量，即系统注入用户的功率除有用的基波功率外， 还有一部分有害的谐波功率。计量结果是不合理的.
2）关于谐波电能计量的建议
当波形畸变不严重量.以基波电能为标准或以全能量为标准f电能表的计量误差都很小，对系统来说是允许的，当波形畸变很严重且用电量很大时，计量误差给电力部门或电力用户带来的经济损失昌不容忽视的，如前分析，基波标准和全能量标准都是不全面的，在保证经济性的前提下可考虑分别计量基波电能和谐波电能，在综合两种电能的基础上得到供电部门和用电部门均能满意的计量结果。
对大用户大都采用了电子式电能表，由于其功能完善，可在原基础上加以改造， 以实现基波电能和谐波电能同时计量。
谐波基波分别计量的收费政策和考核办法还未形成，管理部门应予以重视。
根据谐波电能计量结果的正负，可以明确谐波功率的流向，有助于分清责任，采取措施降低谐波影响。
第一种计量方式（即当前的计量方式）对提供谐波的用户（谐波源）付谐波电 能费，而对谐波的受害者收谐波电能费，显然是很不合理的方式。
第二种计量方式对提供谐波的用户不收谐波电能费，对谐波的受害者不予赔偿
第三种计量方式分别计量基波电能和谐波电能，为正确的计费提供了定量依 在谐波较严重的情况下是很有必要的。既考核用户基波电能，又考核用户是吸收 谐波电能还是送出谐波电能。
正确的计费方式是按谐波电量乘惩罚系数对提供谐波的用户加收谐波电能费，并按按谐波电量乘赔偿系数对谐波的受害用户予以赔偿。这有助于系统的电能计量管理和谐波管理，为制定相应收费政策提供依据，有利于谐波的治理。
这一方式的实现有赖于计量技术的进步，需要明确地把握改进的方向。
3.建设现代化的电能计量管理系统
1）管理系统的性能
电力作为商品进入市场，在电力商品的生产、流通、消费的各个环节，都需要公正、公平、合法的电能计量与计费结算手段。电能的计量与计费是两个不同的工作内容。电能的计量是通过某种手段，人工或自动采集各电能计量点的电能数据，对不同的用户，基本上是相同的、不变的.它受相应的计量法规约束，必须符合相应的技术标准和规范；而电能的计费则是将计量得到的电能数据，按照事先各方签订的合同、协议和结算规则，进行相应的数据处理，形成对有关各方的电费结算结果。因此，一个完整的电能采集与计费系统可以分成这样两个部分：电能量的自动采集与处理系统和电能数据计费结算系统。
分析电能采集与计费系统的建设及运行维护中的主要特点，提出其应具有的 基本功能，以适应电力市场的发展需要。
电能采集与计费系统首先要完成电能数据的采集、处理、传输、存储等工作，然后根据相应的统计及结算模型，实现对不同用户、不同时段、不同费率下的电能统计与电费结算等功能。此外，通过对所采集到的电能数据的再加工和进一步处理，可完成电网运行、管理、统计、规划等不同部门的各种应用功能。
电能统计数据是电能量值的累加。由于电能值的累加性，使得电能数据具有相关性，即前一个数据的正确与否，对后续的电能数据（电能累加值）和最终的电能统计数据有直接影响，故每一个数据都应该准确，而对电能数据传输和处理的实时性没有太严格的要求，一般采用批量数据处理的方式 电能采集与计费系统具有如下主要特点：
(1)准确性。系统所采集的电能原始数据必须准确，符合相应的计量管理标准和技术规范，这就要求包括电能表、电能数据采集处理装置、电能数据传输及主站统计处理在内的整个电能计费系统的综合误差必须保证在规定的精确度范围内。
(2)可靠性。该系统作为购电与售电双方电能计量及电费结算的依据、运行必须稳定可靠，值得双方信赖。
(3)完整性，由于电能数据具有累加性的特点，任何情况下都不允许丢失电能原始数据，特别是在进行分时段、分费率电能统计与结算时，尤为重要。这就需要在采集处理及传输等环节采用相应的技术手段来确保数据的完整性。
(4)一致性。任何时刻对各用户所作的电能数据处理应是完全一致的，即任何一个对电能数据的合法处理，都应能同时反映和传递到其它用户。
(5)同时性。由于电力市场中买卖各方的电能交易同时进行、同时完成，电能的统计时段和结算费率的设定也是以对钟为基准进行的，这就要求整个系统应具备统一的标准时种系统，以保证各个计量点在同一时刻完成电能的计量及电能数据的带时标存储。
(6)及时性。为满足不同的电力市场运营的要求，对电能数据的累计和处理应能根据实际要求做到实时（如以分钟级作为电能数据积分周期等)=对于现货交易电力市场（spotmarket),则对电能数据的传输和统计周期有较高的要求。
(7)灵活性。系统应在数据采集与传输、应用功能、数据保存和利用等方面具有很大的灵活性.如厂站的电能数据输入的采集和处理，应能支持对单表或双表（即主/备表或称为检查表）的接入和处理，应能灵活地设置多种不同的电能累计（积分）周期、多个时段和费率，数据传送的方式可以是定时自动传递或应主 站召唤传送，数据传输的通道可以是电话拨号通道（1对N)、专线通道（点对点） 或支持数据网络通信等。主站系统功能应考虑具有工具性的软件包，以支持用户 实现多种不同的应用功能。
(8)安全性。系统中的电能原始数据应不可删改。对电能计量和结算的模型等也只有在授权许可下才能修改。应建立完善的保安措施，不同等级的用户，应设定相应的访问权限，以保证电能计量的合法性和严肃性。
(9)开放性。一个电能采集与计费系统涉及到多个不同的厂站，可能会采用不冋的电能表计和不同的电能数据采集装置，以不同的数据通信规约向电能计费主站系统传送数据；电能计费系统的主站用户，也可能会以不同的方式接入系统。这就要求电能计费系统在数据采集、传输及数据处理和应用等多个环节具有良好的开放性，应尽可能采用当前流行的各类技术标准，以适应不同的应用环境和用户要求。
2.3.2管理系统的结构
电能计量器具分布点多、面广，管理难度大。目前，电能计量管理是静态型的集中管理，而据其特点又要求是分散型的动态管理。据此，提出三级分布式电能计量管理系统结构（如图5.1所示），对表计实行有效的跟踪管理。该系统由管理级、运行级和厂站级三级所组成，是建立在实时数据网络上的功能分布式系统。
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图3.1电能计量管理系统方案
①管理级的计量管理中心站在基于局城网（LAN)的系统配置上运行，对各级与计量有关的工作实行宏观控制和微观管理。网上可设置各种功能的工作站，共享实时网络数据。
②运行级上的计量技术工作站设在校验室，通过专门的接口，与电能表校验装置、互感器校验装置、走字试验装置联接，直接采集实时校验数据，并能自动计算误差，记录校验结果和打印；同时，它还可通过LAN网，将数据传送给计量管理中心站。负荷管理工作站通过通信通道获取大用户计量装置数据，并上传到管理级。同时，作为LAN网将电网实时搶息（包括需传送的计量信息），向联接在 LAN网络上的各功能工作站传送。
③厂站级包括设置在变电站的基础自动系统、大用户的负荷控制装置以及供电所、站的用电管理工作站，完成电能量、采集功能。特殊设计的负荷控制装置可采集表计状态信息，并将表计信息通过通信通道传送到运行级的负荷管理工作站，经过加工处理后转发给管理级。
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论文作者:王永和
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：电能论文; 谐波论文; 电能表论文; 基波论文; 用户论文; 数据论文; 功能论文; 《电力设备》2019年第22期论文;