数字化变电站电能计量技术探讨

摘 要 随着科技日新月异的发展，机械的自动化程度年年攀升，与此同时，设备变得越来越智能，所依赖的从体力更多地向脑力发展。变电站也顺应了自动化的潮流，变电站中的自动化技术已经朝着数字化方向开始发展。如今阶段，数字化技术尚不成熟，尤其是电能计量技术还需要一定的发展。本文就当今的电能计量技术做简要的探讨。

关键词 变电站;数字化;电能计量

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0133-01

计算机技术如今已经日趋成熟，变电站中使用的电子技术也随之发展的越来越快。如今的变电站已经基本实现自动化，由集中式已经发展成为了分层式。在变电站中，主要应用的自动化设备有数字电子（光电）电流（电压）互感器、集成开关设备系统、变压器及气体绝缘开关等。变电站的自动化程度随着时间的推移陆续经过了变电站层和间隔层二层到变电站、间隔、过程三层的转变。而由于网络的高速普及和无线网络的覆盖，现场总线逐渐被更加方便的无缝通信体系所取代，而且还派生出了变电站铜线网络以及系统的IEC61850标准的制定。数字化变电站离我们越来越近。

数字化变电站的优势在于数字化，而建造变电站所遇到的巨大困难也是由于数字化。数字化变电站中不能再使用古老的机械式和电子式电能表，二者被新出现的数字化专用多功能电能表所替代。这里就多功能计量表的技术进行重点分析。

1 何为数字化电能站

顾名思义，数字化电能站的关键就在于“数字化”。具体是指在变电站中，通用的一次电气设备与二次电子装置全部使用数字化通信。在电能站整体范围内，会建立一个统一的数据交换平台和一致的数据模型标准，变电站内全部的智能设备在此平台上实现数据的共享和交流，并实现互操作。相对传统变电站相比，新型的变电站具有很多优点，例如数据共享、设备维护和使用方便、数据的格式相同、运行成本低等。数字化变电站是领域内一次伟大的革新。

数字化的变电站某种程度上“智能”在两个方面，分别为一次设备智能化和二次设备网络化。也可以换个角度说，变电站“聪明”的将其结构分为变电站、过程、间隔三个层次，并通过高速度高效率的数据交换进行通信。而这里的“聪明”和“智能”将依靠两个关键性技术，那就是电子式互感器与IEC61850标准。二者中，电子式互感器做到了让数据进行数字化交流，是整个体系的中心和根基。电子式互感器相对古老的电磁式而言，缺少了绝缘油和铁芯，也就没有了工作时的安全隐患，同时减少了铁磁共振、磁滞效应、非磁饱和的现象的发生。而且，电子式的互感器测量更精确，耗费更少，体积也更小、重量也更轻，还兼顾有噪音小、性价比高可以实时监控的多个优点。这些都是里程碑式的更新。

数字化变电站和传统变电站最大的不同在于全部一、二次设备的智能化，这是建设数字化变电站的根本。变电站通过这些智能的设备做到了交互和相互控制，每台智能设备有安装一个发送和接受信息的高速接口。传统的设备经过智能化改装，也就是安装智能终端是可以胜任数字化变电站内的工作的。

2 关于专用电能表的讨论

1）计量可靠性。

数字化和传统方式的计量方式是肯定不一样的，原理存在很大差异，数字化的计量系统和旧的计量系统也有根本性的不同。老的计量系统，电能表的故障率和二次传输回路出问题的几率远大于互感器，所以关注点相对偏移。而数字化的系统中，更核心的电子式互感器更受到关注。就复杂程度而言，老的互感器和数字化的差了不止一层，与此同时，光纤的铺设大幅度降低了二次传输回路的故障几率，这就更加突出了电子式互感器的关键程度。

电子式互感器的设计理念应该将重点放在互感器的可靠性使用上。其中，合并单元是安装在高压侧的互感器部件，这带来的问题是一旦该部件出现问题，将导致一次侧停电，这可比老的传感器的维修麻烦得多。电子传感器目前来看一共有两种方式向二次设备传送数据，分别是以太网和光纤。以太网是一种局域网技术，但存在产生冲突的可能。相比而言光纤是更可靠更安全的传输方式。

用光纤来进行信号传输时，变电站需要实时对光纤的信号进行监控，删除产生错误的信息，补偿出现错误的部分和漏点，补偿时经常使用的是平均值法，当然条件足够时也可以用高次插值法，这取决于运算速度的大小。在某一条线路出现短时间内多次漏点的现象后，要提醒相关人员对线路进行及时的检查和维护。

2）计量系统检定。

在传统的变电站里，计量检定早已经发展成为了完整的体系。通常，变电站在日常的检定中采用现场检定的方法，即在变电站的工作现场采集信息，一般是从二次侧获取电表的脉冲信息，用以确定电表是否存在故障问题，前提是不破坏电表的接线。当怀疑电能表出现问题时，就可以进一步采用实验室检定方法确认。实验室中，校表台有稳定的电压和电流输出，将电表接到稳定点压上，能通过测量脉冲准确的获取电表精度。

而在新出现的数字化变电站里，电表能够直接将相关数据反馈出来，而不用工作人员去现场获取信息。但是在大多数情况下，是没必要对电表进行检定的，因为数字化的设备的误差来源大多和电子式互感器相关，这就需要我们进一步扩展思维，建立更完善的系统。

暂时来讲，检定最方便的方法是通过检测电高压侧的电信号与电表反馈出来的数据进行比较来获得整体的误差和精度，但是获取这些电信号还是有一定难度的，而我们通过另外一些和互感器有关的方法又不能解决办法，这让我们不得不寻找新的更好的检定方法。

3）电能表设计。

数字化和传统的电能表在采集信息方面有非常大的不同，普通电能表要采集模拟值，通过模数转换得到我们要的数据。而数字化直接接收电子式互感器的数据，解码即可。所以数字化电能表多出了一个解码芯片，该芯片能对数据进行第一步处理，使之能够通过传输媒介将信息提供给二次设备。除此之外，其他部分数字化和传统的并没有特别明显的差别，再设计时要充分考虑使用者的使用习惯并参考继承性，一般的数字化电能表要具有对数据的高速运算能力、数据显示功能、数据传输功能等等。数字化变电站毕竟还是个新兴产物，而且与古老的变电站相比有巨大的差异，我们还需要更多的实践和拓展，才能将数字化变电站发展的越来越成熟。

参考文献

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