本文格式為Word版，下載可任意編輯——淺析數(shù)字化變電站中的電能計量系統(tǒng)數(shù)字化變電站隨著變電站自動化和網(wǎng)絡通信技術的飛速進展，IEC61850標準體系的公布和推行，傳統(tǒng)的變電站已逐步向數(shù)字化變電站過渡。數(shù)字化變電站電能計量技術在采集上實現(xiàn)了模擬量向全數(shù)字量化后通過光纖線路傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變，通過點對點或以太網(wǎng)方式傳輸?shù)綌?shù)字式電能表，為數(shù)字化變電站內(nèi)電能計量系統(tǒng)供給了切實穩(wěn)當?shù)臄?shù)據(jù)來源，構成數(shù)字化變電站電能計量系統(tǒng)。本文細致介紹了數(shù)字化變電站電能計量系統(tǒng)，并提出運行維護建議。

數(shù)字化變電站電子式互感器電能計量

Thesubstationhasbeengraduallytransitionfromtraditionaltodigitalsubstationalongwiththedevelopmentofsubstationautomationandnetworkcommunicationtechnology，thepromulgationandimplementationofIEC61850standardssystem.digitalsubstationofelectricpowermeasurementtechniqueaboutacquisition，afteritconvertesintodigitabytheopticalfibertransmissionlinedandthroughthepointtopointorEthernettransmissiontodigitalwatt-hourmeter.Ithasprovidedtechnicalsupportforaccurateandreliablemeasurementsystemindigitalsubstation，whichcanbeanimportantmeasurementsystem.Thispaperintroducesthedigitalsubstationofelectricenergymeasurementsystem，andputsforwardsuggestionsforoperationandmaintenance.

digitalsubstationelectronictransformermeasurementsystem

數(shù)字化變電站是按照DL/T860標準分為站控層、間隔層、過程層構建，采用DL/T860數(shù)據(jù)建模和通信服務協(xié)議，過程層采用電子式互感器等具有數(shù)字化接口的智能一次設備，以網(wǎng)絡通信平臺為根基，實現(xiàn)了變電站監(jiān)測信號、操縱命令、養(yǎng)護跳閘命令的數(shù)字化采集、傳輸、處理和數(shù)據(jù)共享，可實現(xiàn)網(wǎng)絡化二次功能、程序化操作、智能化功能等的變電站[1]。

電能計量系統(tǒng)作為數(shù)字化變電站的重要組成片面，在模擬量采集方式上發(fā)生了巨大變化，相比于傳統(tǒng)變電站內(nèi)的電能表，其表計的采樣傳感器一般采用高功率輸出的電流互感器和電壓互感器，而數(shù)字化變電站內(nèi)模擬量采樣實現(xiàn)全數(shù)字量化后通過光纖線路傳輸，且一次側(cè)的傳感器采用了低功率輸出的電子式互感器，它具有頻率響應寬、無飽和現(xiàn)象、抗電磁干擾性能佳、切實度高、無二次開路或短路危害、便于向數(shù)字化、微機化進展等優(yōu)點，為數(shù)字化變電站內(nèi)電能計量系統(tǒng)供給了切實穩(wěn)當?shù)臄?shù)據(jù)來源，系統(tǒng)的電磁兼容性能得到了很大的提升；同時也將數(shù)字化變電站內(nèi)電能采集與管理融入了IEC61850標準體系，為整個數(shù)字化變電站高度集成化奠定了根基。

1數(shù)字化變電站電能計量系統(tǒng)組成

數(shù)字化變電站的電能計量系統(tǒng)主要由數(shù)字化電能表、電子式電流電壓互感器、合并單元、全站的采樣同步時鐘GPS同步信號以及二次連接片面組成。電子式互感器采集到的數(shù)據(jù)匯總到合并單元，合并單元經(jīng)點對點或以太網(wǎng)方式發(fā)送采集數(shù)據(jù)至位于間隔層的數(shù)字式電能表，實現(xiàn)了計量設備的輸入信號由電纜從傳統(tǒng)電流、電壓互感器輸入的模擬信號到通信電纜或光纖輸入的數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變。數(shù)字化變電站計量系統(tǒng)組成方框圖如圖1所示。

2電子式互感器

電子式互感器指輸出為小電壓模擬信號或數(shù)字信號的電流、電壓互感器。由于模擬輸出的電子式互感器仍存在傳統(tǒng)互感器的一些固有缺點，現(xiàn)在進展的高電壓等級用電子式互感器一般都用光纖輸出數(shù)字信號。

電子式電流、電壓互感器無鐵心、絕緣布局簡樸穩(wěn)當，體積小、質(zhì)量小、線性度好、無飽和現(xiàn)象，輸出信號可直接輸入微機化計量及養(yǎng)護設備接口。由于信號輸出采用比電纜廉價的光纜，從而降低了綜合本金，大幅度提高系統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)護裝置及計量裝置的動作穩(wěn)當性及精度，對保證電網(wǎng)安好及有效提高計量回路的整體精度有重大的現(xiàn)實意義。

電子式互感器通常由采集模塊和合并單元（MU）兩片面構成，可實現(xiàn)高電壓大電流的傳變，并以數(shù)字信號的形式通過光纖供給給養(yǎng)護、計量等裝置；合并單元（MU）還具有模擬量輸入接口，把來自傳統(tǒng)互感器的模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以數(shù)字方式輸出數(shù)據(jù)，簡化了養(yǎng)護、計量等功能裝置的接線。圖2為電子式互感器的原理示意圖。

2.1采集模塊及合并單元（MU）

采集模塊又稱采集器，安裝在一次側(cè)，用于采集、調(diào)理一次側(cè)電壓電流并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。采集器的電源由激光供應，采集器與合并單元（MU）間的數(shù)字信號傳輸及激光電源的能量傳輸全部通過光纖來舉行，另外大量產(chǎn)品也可以通過獲取一次高壓系統(tǒng)的能量作為采集器電源，從而延長激光電源的壽命。

合并單元（MU）安裝在二次側(cè)，它可以接收并處理來自多個采集器的數(shù)字信號，有的產(chǎn)品還可以接收并處理電磁式互感器供給的電壓、電流模擬量，對這些信號舉行搜集處理后，輸出到養(yǎng)護、計量等裝置。另外，合并單元（MU）還能供給同步信號輸入通道，接收變電站同步信號以同步連接的各采集器。2.2電子式互感器與傳統(tǒng)互感器誤差對比（如圖3圖4）

圖3是傳統(tǒng)式互感器的計量系統(tǒng)示意圖。假設電流互感器、電壓互感器的誤差均為0.2級，二次輸出信號采用電纜傳輸，在傳輸過程中不成制止受到電磁干擾，將會帶來0.1級的電纜傳輸誤差。進入電能表后，電能表自帶的小CT、小PT以及后續(xù)的A/D采樣環(huán)節(jié)將會引入0.2級的電能表誤差，因此，整個系統(tǒng)誤差將達成0.7級。

圖4為電子式互感器的計量系統(tǒng)示意圖。假設電流互感器、電壓互感器的誤差均為0.2級，其輸出的信號為光纖數(shù)字編碼信號，在傳輸過程中不會受到電磁干擾，不會引入傳輸誤差，全數(shù)字式電能表只需要對接收到的數(shù)字信號舉行處理，不會帶來任何誤差，因此整個系統(tǒng)誤差為0.4級。

通過上述兩種計量系統(tǒng)誤差對比可知，采用電子式互感器后，傳感器輸出的模擬信號就地轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并通過光纖送給合并單元（MU）。合并單元（MU）經(jīng)過預處理后，按照IEC61850標準規(guī)定的規(guī)約將數(shù)據(jù)送給電能表。整個傳輸過程都是采用光纖數(shù)字編碼信號，不存在傳統(tǒng)電能表的二次變換環(huán)節(jié)，而且傳輸過程不會受到電磁干擾，提高了整體計量精度。

2.3電子式互感器檢定

電子式互感器的檢定采用校驗傳統(tǒng)式互感器所采用的標準對比法，通過標準互感器的輸出和電子式互感器的輸出相對比，得到電子式互感器的誤差。由于標準互感器是傳統(tǒng)電磁式互感器，其二次輸出信號是模擬信號，而電子式互感器輸出信號是數(shù)字信號，數(shù)字信號與模擬信號不能直接對比，需要采取將標準互感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號舉行對比的方法。（如圖5圖6）

2.3.1電子式電流互感器的檢定

將升流器、電子式電流互感器和標準電流互感器的一次端子接成閉環(huán)。被檢電子式電流互感器的合并單元的數(shù)字輸出信號通過光纖接到電子式互感器校驗儀，標準電流互感器的模擬二次電流輸出也接到電子式互感器校驗儀。電子式電流互感器誤差檢定接線圖如圖5所示。

2.3.2電子式電壓互感器的檢定

將升壓器、電子式電壓互感器和標準電壓互感器的高壓端并接，并將低壓端和外殼接地。被檢電子式電壓互感器的合并單元的數(shù)字輸出信號通過光纖接到電子式互感器校驗儀，標準電壓互感器的模擬二次電壓輸出也接到電子式互感器校驗儀。電子式電壓互感器誤差檢定接線圖如圖6所示。

3數(shù)字式電能表

數(shù)字式電能表是指用于數(shù)字化變電站電能計量的電能表。數(shù)字式電能表與傳統(tǒng)電能表的最大識別在于該表的采樣信號是數(shù)字信號輸入，與傳統(tǒng)電能表相比，數(shù)字式電能表具有數(shù)字化變電站計量系統(tǒng)誤差優(yōu)于傳統(tǒng)變電站、高穩(wěn)當性、高穩(wěn)定性等優(yōu)點。

按照貴州電網(wǎng)數(shù)字化變電站技術標準要求[1]，數(shù)字式電能表主要技術參數(shù)為：

（1）切實度等級：得志有功0.2s級（無功1.0）和0.5s級（無功2.0）。

（2）電能表的電量輸入采用數(shù)字輸入接口模式。電能表和合并單元間的通信協(xié)議遵循DL/T860.92，數(shù)字輸入接口在物理和鏈路層上采用高速光纖以太網(wǎng)，采樣速率接收才能應不低于4000點/s，采樣光纖類型為多模，光纖接口類型為IEC874-10標準的SC或ST接口。數(shù)據(jù)傳輸格式嚴格遵循DL/T860.92標準。

（3）測量制式：三相三線，三相四線裝置。

（4）通信接口：數(shù)字化電能表需供給至少1個以太網(wǎng)口、2組獨立的485通信串口和1路遠紅外通訊接口。以太網(wǎng)口可與站控層舉行MMS通信，支持標準的DL/T860.92通訊協(xié)議。2組獨立的485通信串口和1路遠紅外通訊接口得志和電能計量系統(tǒng)采集終端裝置的通訊功能及本地通訊功能，支持DL/T645—2022多功能電能表通信規(guī)約。串行碼輸出應有穩(wěn)當?shù)姆栏蓴_措施。

4運行維護建議

隨著智能電網(wǎng)技術的不斷深入，更加是電子式互感器的廣泛運用，數(shù)字化變電站的數(shù)量越來越多，目前貴州電網(wǎng)多家供電局均建有數(shù)字化變電站。與傳統(tǒng)變電站計量系統(tǒng)相比，數(shù)字化變電站電能計量系統(tǒng)有著切實穩(wěn)當?shù)臄?shù)據(jù)來源，系統(tǒng)切實性、穩(wěn)定性及兼容性大大提高。但與傳統(tǒng)計量系統(tǒng)相比，也存在以下幾個問題：

（1）電子式互感器的穩(wěn)當性，雖然較傳統(tǒng)互感器有較多的優(yōu)點，但傳統(tǒng)的互感器在系統(tǒng)中已經(jīng)運行了好多年，證明其具有較高的穩(wěn)當性，相反電子式互感器在電力系統(tǒng)中的時間較短，仍需時間檢驗。

（2）用于貿(mào)易結(jié)算的計量裝置務必采納強制檢定，目前國家還沒有電子式互感器、數(shù)字式電能表相關檢定規(guī)程。

（3）貴州電網(wǎng)內(nèi)數(shù)字化變電站電子式互感器檢定均由試驗院完成，各供電局計量人員對數(shù)字化變電站計量系統(tǒng)缺乏熟悉，造成后期運行維護困難。

針對以上問題，提出以下幾點建議：

（1）隨著電子互感器及其測試方法的應用，有必要制定科學、合理的“電子式互感器測試模范”，對該項工作供給依據(jù)并舉行模范，使電子式互感器更快、更好、更安好地應用于電力系統(tǒng)當中。

（2）健全電子式互感器管理制度，明確各專業(yè)管理職責和范圍，制止人為干預電子式互感器誤差，保證