基于智能变电站的多接口可插拔式智能电能计量系统的探讨

摘 要 近年来，智能变电站所用采用的智能电能表多采用挂件的安装方式，安装于电能表屏或高压开关柜内，其产品未能做到模块化，以及未能提供更方便的安装方式。本文结合现有智能电能表、多功能电能表、光纤电能表功能，设计一款具有多接口、插拔式电能表，以插件的形式集合在10kV保护测控一体化装置，既能满足计量与保护、测控相互独立，又能实现10kV保护测控计量一体化的功能。

关键词 电能计量；插拔式

中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0060-02

1 研究背景

国度电网公司基建部2013年展开的“规范化设计、模块化建立”智能变电站试点工作，在变电站技术形式、设计设备、建立形式等方面都有进一步的创新。与普通变电站相比，模块化智能变电站全面应用了通用设计、通用设备，二次设备实现“即插即用”。电能表计由于体积小巧，具备模块化，插件化的可行性条件。

2 系统结构

本构想所采用的电能表以插件的形式，视为10kV保护测控装置的插件之一，出现在10kV保护测控一体化装置机箱中，可选择性的通过独立的CPU或共用10kV保护测控一体化装置的CPU，以实现具备专业计量资质的计量设备与具备专业保测资质的保护测控设备一体化的形式，满足运行检修的要求。

3 功能说明

3.1 工作原理

基本工作原理如下：16位A/D转换器和DSP高速数据处理器对各相电流、电压进行采样。通过相应的数学计算，由DSP部分完成对电参量测量、电能累计及电能计算等工作。计算数据通过高速通信接口与管理MCU进行数据交换；管理部分采用一款16位MCU，主要完成显示、数据统计、存储、通信、电表功能选择以及初始化数据设定等工作。其整表硬件原理框图如图1所示。

3.2 功能

智能可插拔式电能表计需具备的功能如下：

1）实现全电量测量，可以测量多种三相电力参数。测量值可以实时在一体化主机装置MMI上显示，也可远传至电能量采集装置。2）具有远方通讯功能。通过自带RS-485通讯接口进行DL/T645-2007 或DL/T 645-1997通讯，可以将测量信息、参数设置上传至后台监控主机，实现远方集中管理和监控，用户可以方便的利用通讯进行系统参数编程。3）支持61850逻辑节点，可以通过一体化主机CPU的通讯口与61850主站通讯。4）分时计量正反向有功、无功电能、四象限无功电能。5）分时计量正反向有功、无功最大需量及发生时间。6）复费率功能：可编程4种费率，20个时段，13套日时段表，4个时区及30个公共假日。7）具有两个RS485接口和一个RJ45接口。8）具有参数自动轮显功能，轮显的参数及时间、顺序可设置。9）实时测量总及A、B、C各相的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素及电网频率。10）具有失压、失流、断相、全失压、停电、编程、电能清零、电表上下电等事件记录功能。11）具有电量冻结和负荷曲线记录功能。12）有功和无功脉冲输出、需量周期等秒信号输出功能。

4 硬件配置与通讯接口设置

4.1 采样接口部分

插拔式电能表电压的采样接口是被测电量信息的输入接口。电量信息包括Ua，Ub，Uc，Un，Ia，Ib，Ic，In。接入电压为额定电压如220V或110V，接入电流大小根据回路的TA的二次电流而定，如1（5）A；接线端子需能满足承受电流需求而不发热。

4.2 电源

10kV保护测控一体化主机采用的是24V（DC）电源，由变电站直流系统提供直流电源。按照十八项反措要求，直流电源为辐射式供电，即每回10kV间隔（含出线、电容器、电抗器、站用变）均单独从10kV分电屏取直流电源。

插拔式电能表的电源接口可共用保测一体化主机的电源，功率大于5W。鉴于辐射式接线方式，能够保证插拔式电能表的供电可靠性。

4.3 通讯部分

目前国内智能变电站的10kV计量点要求安装支持DL/T 860标准接口的计量表计，表计精度和选型应满足计量规程要求。电能表计以串口方式上传信息至电能量远方终端，并通过电力调度数据网与电能量主站通信。

1）RS485接口。插拔式电能表采用双RS485接口通讯方式。A口RS485用于一体化主机主CPU通过背板插座与插拔式电能表通，获取电能量数据，然后通过一体化主机主CPU的网口或其他通讯口上传主站，通过此接口实现共享一体化主机显示屏；B口RS485用于插拔式电能表本地通讯，接口外露，与站内或所属范围内的电能量采集系统通信，上传电能信息至计量主站。

2）RJ45网络。RJ45网络接口是用来插拔式电能表采用IEC61850规约通过10kV保测装置（或直接接入间隔层交换机）与主站通信（可作为可选）。

4.4 插拔式电能表接线配置

插件端子由两部分构成，与背板连接端子和对外输入输出端子。其中电流电压端口应满足4mm2硬质铜导线的接线或与之匹配的要求。

4.5 电能表尺寸

电能表尺寸高度按照4U标准机箱，深度可根据保护设备提供厂家调整。

5 结论

综合以上分析，多接口可插拔式电能表的优势

如下：

1）有成熟的技术基础。

2）模块化的、可插拔式的结构能够规范不同厂家的外接线的不同，统一接口，降低运行人员的工作量，可提高工作效率，减少安全隐患。

因此，多接口可插拔式电能表在技术上和实际应用上是可行的。

参考文献

[1]国家电网公司输变电工程 通用设计图纸（智能化变电站部分）2011版.

[2]国家电网生〔2012〕352号-关于印发《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）的通知.

[3]PDS-761A型数字式线路保护测控装置使用说明书.

[4]DSSD188/DTSD188-AH型三相电子式多功能电能表使用说

明书.

[5]DSSD331/DTSD341-9DSC型三相电子式多功能电能表使用说明书.