智能电网计量自动化系统的研究

[摘 要]随着智能电网的不断发展和完善，适应智能电网的计量自动化系统实施方案日益提到日程上来。作者借鉴国内外相关领域研究成果并结合国内现有计量系统的发展状况，本研究阐述下智能电网计量装置自动化的发展前景，在线监测和控制的应用研究。

[关键词]智能电网 计量 自动化系统

中图分类号：F27017 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0065-01

前言

随着科技的发展，21世纪已经成为了电气化时代，越来越多的生活居民离不开电器设备，导致了国内用电紧张的局面。而智能电网的建设则会缓解这个问题，这种电网应用了计量自动化系统，采用了信息技术、通信技术等多种技术，这种电网的优点是高效、供电安全系数高等，不但可以保证电能的质量，而且可以避免能源的浪费。

1.简单介绍下智能电网计量自动化系统相关内容

计量自动化系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技

术和电力营销技术为一体的用电需求侧综合性的实时信息采集与分析处理系统。它以公共的移动通信网络和电力专用通信网络为主要通讯载体，实现系统计算机主站和现场计量终端之间的数据通讯。根据一体化计量自动化系统建设的目标要求，系统覆盖范围包括地区电能量遥测系统、大客户负荷管理系统、配变管理系统、居民集中抄表系统等。

1.1 电网计量装置中的智能化电能表起着关键的作用

智能化电能表是在数字功率表的基础上发展起来的，采用乘法器实现对电功率的测量，对于发电厂、变电站内涉及关口计量、网损、线损、母线不平衡计算等计量点，均要求安装电子式智能化电能表。安装该种电能表有相关功能要求，对失压、失流进行记录，在电流回路电流不为零的三相全失压情况下，电能表应能够继续工作，记录累计失压时间，在三相全失压的况下，所有数据不应丢失，表内的电池累计工作时间应不小于 1 年。三相工作电压正常，缺一相或两相失流，电表能够记录分相累计失流时间。同时，可存储最近五次失流发生时刻、发生状态和相应的错误电量，能在电表液晶显示屏上直接显示有否失流情况。当缺相运行的时候，电能表持续工作，并记录分相累计失压时间。同时，可存储最近五次缺相运行的发生时间、发生状态和相应的错误电量数据。能在电表液晶显示屏上直接显示有否失压情况。还有这个电能计量功能，应能分别计量正向有功电能和正向无功电能，反向有功、无功电能按正向无功计量，目前应用较多的是对双向有功及四象限无功的计量功能。结算时间的功能，可以根据实际需要，对结算时间进行设定。根据对关口表结算要求，以及对变电站母线不平衡率考核要求，变电站内电能表结算时间设定为每月 1 日零点，结算电量至少能保存三个结算周期。

1.2 信息化互感器是采集、传输电网数据工作的核心部件

采集工作量是非常庞大的，在这个采集系统就安装信息化互感器来建立起来采集信息系统，计量自动化系统采集对象主要分为电力用户类（主要包括目前的需求侧系统和低压集中抄表系统中的采集对象）和关口类（主要包括目前的统调电厂、变电站电量采集系统和地方电厂信息管理系统中的采集对象，以及公用配变考核采集点）。鉴于计量自动化系统终端种类众多、数量庞大且存在多种通信协议，为了方便管理和扩展，需建立数据采集统一平台。数据采集是主站系统的核心部分，是开展数据分析和应用的基础，对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。系统采集的主要数据类型有以下 7 种。①电能数据：包括实时和冻结电能量等。②模拟量：包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波、最大需量等。③状态量：包括开关状态、终端及计量设备工况信息。④电能质量统计数据：包括电压、功率因数、谐波等数据的合格率统计数据。⑤事件记录数据：包括终端和表计的事件记录数据。⑥台区线损统计数据。⑦其他数据：各种终端预设参数、剩余电量电费等信息等。统支持的采集终端主要类型有：厂站终端、负控终端、配变终端、集抄终端等。系统支持光纤专网、2 M 光纤专线、数字专线、无线公网、拨号等通信方式。支持多种通道互为备用，可根据通道状态自动切换。同一采集点可以通过软件设置或者硬件模块更换来实现不同的通信方式，专变用户、公用配变和台区集抄均应支持 GPRS 与光纤通信。

1.3 分析计量自动化系统在线监测与控制技术

现在来分析该种技术的设计准则：（1）根据电能计量工作需要，实现多种电能量数据采集，保证电能量数据准确性、完整性、及时性（2）在计量自动化主站与电能表之间安装中间层设备，采集各计量点电能量信息，管理各计量点电能量数据，对主站下发的命令进行传输、执行或转发，使主站具备远程维护功能。（3）基于通信网络的敷设现状，因地制宜，灵活合理安排终端与主站之间通信方式。（4）搭建安全、稳定、灵活的系统主站，进行数据采集、处理，实现电能量计量遥测业务处理功能，支持数据的综合应用。系统采用分层、分布式结构设计，整个系统分为：现场数据采集层、通信网络层、主站层，该种技术主要起到三个作用：第一，所有多功能电能表相对独立，按一次设备对应分布式配置，就地安置在开关柜回路内，或集中安装在电能表测控屏内，完成数据实时采集功能，经 RS485 通信接口接入电能量采集终端。电能量采集终端可以采集各计量点电能量信息，管理各计量点电能量数据，对主站下发的命令进行传输、执行或转发，使主站具备远程维护功能；第二，完成主站层与现场监测层之间的通信连接、转换、数据采集、数据传输、协议转换和命令的交换。实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保主站系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息；第三，主站是整个计量自动化系统的控制和信息收集中心，通过远程通信信道对现场终端的信息进行采集和控制，并对采集的大量数据进行分析和综合处理，主站层由采集服务器、数据库服务器、应用服务器、网络系统、辅助设备等部分组成。

2.阐述智能电网计量自动化系统的高级应用

2.1 对全电站实现智能化监控

利用电厂和变电站采集的关口电量数据，全面支持电厂、变电站母线电量平衡、主变损耗的日统计，进行日电量和最新采集前1小时电量展示和曲线关联。系统可对电厂发电上网线路、网间联络线两端电量进行图形化和一览化重点监控。同时，系统还可以对地方电厂进行上网线路两端电量进行一览化监控。系统可以根据采集到的电能量数据信息中的电压、电流、功率（因数）、谐波来评价电网、用户的用电质量状况，便于完善电网供电方案和用户调整用电方式。

2.2 可以实现线损分析与监测功能

系统综合利用统调电厂、各级变电站、地方电厂、专变用户、公变考核点及台区用户的电量信息，全方位地实现全网、分地区、分电压等级、分线、分台区线损在线统计功能。支持日、月、年线损统计与分析，实现线损在线监测。按供电单位，每日分别统计本供电区域的入网电量和供电量，实现分区网损的在线监控。针对省公司调度范围，每日分别统计电网的统调购电量、网间交换电量和各地市供电量，实现主网损耗的在线监控。

3.结语

电力资源一直占据着我国国民经济的重要地位，因此，研究智能电网计量自动化系统有着重要的意义。这种系统的应用，提高了人们生活用电的质量，也提高了工作人员的管理自动化水平，促进我国电力事业的发展。

参考文献

[1] 周勤兴.电能计量自动化系统在节能服务中的应用[J].电力需求侧管理.2011（04）.

[2] 曹敏，梁仕斌，李毅，王昕.云南电网电能计量装置在线监测系统研究[J].电测与仪表.2008（03）.

[3] 蔡耀广.电能计量遥测系统的通信解决方案[J].广东输电与变电技术.2009（05）.