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摘要：新一代智能变电站是智能变电站建设的总结与提升，电能计量系统作为变电站业务功能的一部分，必须适应新一代智能变电站智能化、数字化、网络化、集成化的要求，数字化计量系统以其数字化、易于信息共享、硬件共享的特征成为新一代智能变电站的必然选择。
关键词：新一代智能变电站;数字化电能计量系统
引言
数字化计量装置在智能数字化变电站中扮演着重要角色，一般由电子式电压互感器、电子式电流互感器、合并单元、光口交换机、数字化电能表和时钟同步系统构成。数字化计量装置与传统计量装置相比，在原理和性能上具有一定的优势，但工程应用时间短，数字化计量装置在智能变电站挂网运行过程中暴露出误差稳定性较差的问题。目前国内缺乏数字化计量装置误差稳定性方面的研究，对误差稳定性较差问题产生的原因缺乏定量分析和测试方法，着重对与数字化计量相关各环节进行仿真分析和实验测试验证，提出了切实可行的数字化计量误差稳定性测试方法。
1数字化电能计量系统数字化电能计量系统以数字化为特征，以计量和采集某点电能为目标，由负责计量的数字化电能计量装置与负责电量采集的采集终端组成。
1.1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。
1.2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、功率以及异常事件等信息，转换成符合IEC60870-5-102协议的报文上送电能计量主站。
1.3数字化电能计量系统优点
(1)数字化电能计量系统传送的是数字信号，没有二次电缆连接引起的二次压降引起的误差，数字化电能表电能量的累计为数值的纯计算过程，减小了电能表带来的误差，因此使得电能计量装置的综合误差仅取决于互感器与合并单元，从而大幅度降低了系统综合误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(2)数字化电能计量系统的数字化、网络化特征，采用统一的IEC61850协议，与站内保护、测控等其他二次系统使用相同的数据源与采集路径，便于数据共享与软件智能化功能的实现，甚至硬件资源的共享。(3)对于全数字化电能计量系统，电子式互感器具有体积小、不饱和、频带宽等优点，拓展了计量系统的频谱宽度，更适用于谐波计量、冲击负荷计量。
2新一代智能变电站电能计量系统
相对于前期智能变电站，新一代智能变电站面向智能电网需求，更强调高级功能、集成应用和互动性，强化了智能设备、状态监测、变电站自动化系统高级功能等方面的功能应用。新一代智能变电站相对于早期智能变电站，更加突出数字化、网络化的特点，统一使用电子式互感器作为电压、电流传感设备，信息通过合并单元以网络方式接入变电站自动化系统，从而实现变电站实时信息的采集和安全控制功能。相对传统互感器，电子式电压、电流互感器装置不具有多个按照专业划分的二次绕组，电压、电流数字化采样器为互感器之内，合并单元仅完成不同电压、电流互感器采样值的合并和同步，合并单元的输出可以同时为继电保护、测控、计量等设备的公共信息来源。其次解决早期智能变电站网络交叉重复、设备多、占用屏柜多、建设成本高和运维复杂等弊端。因此，新一代智能变电站计量系统的设计目标是二次系统的融合，使计量、保护、测控不同业务间共享变电站网络资源，共享数据源，简化网络架构;其次，在共享数据源的基础上共享硬件资源，将原来需要由独立计量表计承担的考核计量功能并入测控装置及多合一装置，压缩站内设备和屏柜数量，降低建设成本。新一代智能变电站电能计量系统配置方案如下:考核计量点与站内其它专业共享合并单元输出。此类计量点不必配置独立的数字化电能表，计量功能集成于具有相同数据源的其它多功能装置中，如图5所示。其中，110kV及以上电压等级，使用电子式互感器，计量功能集成于数字量输入的多功能测控装置或保测一体装置;10kV/35kV电压等级，使用模拟式互感器，计量设备集成于多合一装置。对于集成计量功能的多功能装置，要求实现了正/反向、有/无功电能计量、需量计量、冻结、电表清零、需量清零、事件记录等基本计量功能，增加电量脉冲输出端口，方便电能计量误差检测，优化电能计量算法，保证了测控装置满足0．5S级要求，提高了测控装置的准确度，满足了考核计量对电能计量准确度的需求。
结语
新一代智能变电站具有数字化、网络化、集成化、智能化特点，站内计量系统随之进行了更加深入的数字化、集成化及智能化变革。文章在介绍数字化计量系统的基础上，详细介绍了新一代智能变电站计量系统的系统构成与相关设备检测技术。新一代智能变电站计量系统是在数字化计量系统基础上的业务融合集成与提升，首次应用了集合计量功能的测控装置等新的计量设备以及IEC61850电量抄表应用等新的计量技术，这些新设备与新技术在运行过程中能否满足计量系统可靠性、稳定性、安全性要求，还需要在变电站运行过程中不断总结与发现。目前，数字化计量系统还不能作为贸易结算依据，但随着国家数字化计量体系的建立，不久的将来，数字化计量系统由于其特有的技术特点，将全面应用于各电压等级、各类型计量点。
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论文作者:胡开智,魏明琦,李炜
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/13
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