非低壓集中式電能計(jì)量終端在智能變電站中的應(yīng)用

摘 要：隨著技術(shù)的發(fā)展，變電站逐漸向智能化的方向發(fā)展，與之相匹配的電能計(jì)量終端也朝著集中式的方向發(fā)展。在智能變電站中電子互感器和數(shù)字電能表構(gòu)成了電能計(jì)量裝置的重要組成部分，隨光電子技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛的應(yīng)用。本文從非低壓集中式電能計(jì)量終端及其智能變電站的相關(guān)問(wèn)題入手，分析將該種非低壓集中式電能計(jì)量終端應(yīng)用于智能變電站中對(duì)于硬件的要求及其構(gòu)建時(shí)軟件的建設(shè)等。

關(guān)鍵詞：非低壓集中式；電能計(jì)量終端；職能變電站

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、智能變電站與非低壓集中式電能計(jì)量終端

我國(guó)電網(wǎng)體系不斷的建設(shè)完善，智能電網(wǎng)的建設(shè)逐漸成為一種趨勢(shì)，而智能變電站則是電網(wǎng)智能化實(shí)現(xiàn)的一個(gè)基礎(chǔ)。所謂智能變電站是通過(guò)智能設(shè)備以及較為先進(jìn)的通信設(shè)備、控制設(shè)備以及先進(jìn)的信息技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)高度集成化的一體系統(tǒng)及其信息化的平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)全站信息的數(shù)字化、信息通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化、相關(guān)信息共享上的標(biāo)準(zhǔn)化等。

當(dāng)前變電站的電能計(jì)量多采用分布式的計(jì)量方式，這種計(jì)量模式在能夠?qū)崿F(xiàn)以計(jì)量間隔為依據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表的配置，并且具有清晰的結(jié)構(gòu)，但是在應(yīng)用中也會(huì)有網(wǎng)絡(luò)的組織相對(duì)復(fù)雜，其使用和維護(hù)成本相對(duì)較高等不足。在這種情況下，集中式電能計(jì)量終端便得到了較好的利用空間，集中式的電能計(jì)量依托智能變電站提供的條件，使用其較為先進(jìn)和穩(wěn)定可靠的集成化信息平臺(tái)，在降低電量計(jì)量終端成本的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站電能的有效計(jì)量。該種計(jì)量方式的特點(diǎn)主要有：首先，智能變電站中的集中式計(jì)量終端是以以太網(wǎng)數(shù)字化的方式進(jìn)行接入。在智能變電站應(yīng)用的是電子互感器，它負(fù)責(zé)將電氣量信號(hào)進(jìn)行一定的合并然后通過(guò)光纖網(wǎng)傳輸?shù)诫娔苡?jì)量終端，從而完成對(duì)于電能的采集和相關(guān)處理。這種接入方式對(duì)于電纜的需求量較大，但是可以完成整個(gè)變電站的電能采集及其傳輸?shù)裙ぷ鳌４送猓惺诫娔苡?jì)量終端的精度相對(duì)較高。它以數(shù)字光纖的形式實(shí)現(xiàn)信息的輸入，從而避免了模擬采樣等傳統(tǒng)計(jì)量方式所帶來(lái)的數(shù)據(jù)采集及其轉(zhuǎn)化等的誤差，同時(shí)先進(jìn)數(shù)據(jù)處理方式的應(yīng)用能夠在很大程度上提高數(shù)據(jù)計(jì)算的精確度。最后，集中式的電能計(jì)量終端能夠?qū)崿F(xiàn)信息的共享和互換，提高其操作性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)全站的信息交換和智能化計(jì)量。該種集中式計(jì)量能夠以一臺(tái)終端設(shè)備來(lái)完成全部的電能的計(jì)量工作，實(shí)現(xiàn)了信息化管理的集約及其環(huán)保等方面的發(fā)展理念。這種集約的管理必然要求高度的信息化，使其在信息化網(wǎng)絡(luò)的支持下實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的遠(yuǎn)程操作和維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)全站范圍內(nèi)的綜合管理，使其智能化得到全面的體現(xiàn)。

我們?cè)诳吹街悄茏冸娬緫?yīng)用中的優(yōu)勢(shì)外也應(yīng)看到其自身的一些問(wèn)題，這些問(wèn)題主要體現(xiàn)為數(shù)字信號(hào)以光纖傳輸，在某種程度上沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)儀表的對(duì)接從而給數(shù)據(jù)誤差的監(jiān)測(cè)帶來(lái)一定困難。電子互感器和電子計(jì)量表的應(yīng)用不能實(shí)現(xiàn)向上的溯源，并且由于一些檢定規(guī)程的缺失使其無(wú)法完成一些合理性的溯源檢定工作，這在某些時(shí)候會(huì)制約智能變電站的發(fā)展。電能計(jì)量的準(zhǔn)確性與數(shù)字接口電表直接相關(guān)，而這種數(shù)字計(jì)量表與既存的電能管理體系存在一些不符，給變電站的管理帶來(lái)一些困難。因此，智能變電站中集約式計(jì)量終端的應(yīng)用，應(yīng)該從整體上入手，使其優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的同時(shí)將其弊端降到最低。

二、非低壓集中式電能計(jì)量終端應(yīng)用于智能變電站的硬件要求

當(dāng)前智能變電站的電能計(jì)量終端在其組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上有光纖點(diǎn)的對(duì)點(diǎn)接入、組網(wǎng)及其混合的接入三種方式。在集中式電能計(jì)量終端的應(yīng)用上，因?yàn)槠潇`活性的特點(diǎn)從而能夠以不同的插件擴(kuò)展來(lái)滿(mǎn)足不同的需求。

光纖點(diǎn)結(jié)對(duì)點(diǎn)接入的模式是通過(guò)一定的間隔合并單元來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)字信號(hào)的輸出，并且將這些信號(hào)對(duì)點(diǎn)接入到與之相連接的計(jì)量中斷信息采集功能板上。該種接入模式，要求具備較為強(qiáng)大的接入性能和數(shù)據(jù)的合并處理能力，但不需要具備較高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的交換機(jī)，從而在很大程度上降低了變電站建設(shè)的成本。集中式的電能計(jì)量設(shè)備具有功能板塊設(shè)計(jì)的多樣性，使得每一采集功能板都能夠完成多路間隔信號(hào)的采集工作，并且可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的靈活配置。這種采集到的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)后臺(tái)的處理后進(jìn)行傳遞和共享，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站的需求，同時(shí)其多借口的方式也為其功能的發(fā)揮提供了便利。以光纖組網(wǎng)形式進(jìn)行接入，是把那些間隔合并后的數(shù)字信號(hào)接到光纖以太網(wǎng)的交換機(jī)，并且完成一定的組網(wǎng)后再通過(guò)光纜傳輸?shù)较鄳?yīng)的信息采集功能板上。在這種模式下以一個(gè)功能采集板、一個(gè)計(jì)量主板和一個(gè)智能交換機(jī)來(lái)完成整個(gè)變電站的電能采集和計(jì)量的工作，實(shí)現(xiàn)了最少的設(shè)備投入和功能的集約化。而以光纖混合的模式實(shí)現(xiàn)接入是以電壓等級(jí)或者是控制小室為基礎(chǔ)進(jìn)行分組，將同一個(gè)等級(jí)或者是控制小室的間隔合并后的單元信號(hào)予以輸出到光纖交換機(jī)然后再接入到采集功能板上。三種接入方式均有自身的有點(diǎn)，并且都可以依據(jù)變電站的規(guī)模等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)配置的優(yōu)化，將三者進(jìn)行有效結(jié)合使其取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)變電站建設(shè)的優(yōu)化。

一般而言，集中式電能計(jì)量終端是由電源板、采集功能板及其計(jì)量主板等構(gòu)成的。它所要完成的最基本的功能是對(duì)整個(gè)變電站的相關(guān)新號(hào)的采集及其有效計(jì)量，而該種采集數(shù)據(jù)的共享平臺(tái)則是該種計(jì)量終端應(yīng)用于智能變電站時(shí)所應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)的部分。在具體實(shí)踐中，可以通過(guò)前置數(shù)據(jù)服務(wù)器處理及其智能背板總線等相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高效數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)。在其硬件結(jié)構(gòu)中，采集功能板作為前置的數(shù)據(jù)服務(wù)器來(lái)完成相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集及其數(shù)據(jù)的處理和共享等工作，對(duì)于采集功能版采用較為先進(jìn)的系統(tǒng)并設(shè)置多個(gè)接口，使其能夠完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接入從而完成信號(hào)的輸出，使共享平臺(tái)能夠發(fā)揮其作用。而計(jì)量班則是硬件中較為重要的核心單元，它負(fù)責(zé)站內(nèi)有間隔的電能計(jì)量及其相關(guān)信號(hào)信息的遠(yuǎn)程傳輸工作，對(duì)于該種主板選用具有較高性能的處理器并嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，保證其能夠滿(mǎn)足信息傳遞的需求。對(duì)于智能背板而言，則是通過(guò)總線交換芯片并且通過(guò)對(duì)總線交換芯片及其低壓差分信號(hào)控制線等的管理來(lái)保證共享平臺(tái)運(yùn)作的高效性。

三、電能計(jì)量終端在智能變電站中應(yīng)用的軟件要求

在智能變電站中，非低壓集中式電能計(jì)量終端發(fā)揮的作用主要是對(duì)站內(nèi)全部間隔電能的計(jì)量。它主要發(fā)揮的功能與傳統(tǒng)的多功能電表存在一致性，主要完成對(duì)電壓、電流等電能監(jiān)測(cè)要素的實(shí)時(shí)測(cè)量，分時(shí)計(jì)量及其正反向的輸入、輸出等，能夠完成分時(shí)計(jì)量正反向的功能最大需求及其他功能的需求；此外，該計(jì)量終端還有費(fèi)率設(shè)置及其運(yùn)行記錄保存等功能。

在我們智能變電站應(yīng)用該種非低壓集中式電能計(jì)量終端時(shí)應(yīng)該通過(guò)一定的軟件技術(shù)來(lái)使其作用得到發(fā)揮。首先提高終端的電能計(jì)量上的精確度。電能計(jì)量終端的精確度直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的正確性及其分析的科學(xué)性和合理性等，在集中式終端應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該使其在電子單元內(nèi)完成相關(guān)信息的采集和數(shù)據(jù)處理，并且實(shí)現(xiàn)采樣處理的同步化等，從而降低模式引入等帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差，更好的保證計(jì)量的精確度。此外，電能計(jì)量終端在軟件設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該使其具備防竊電的功能。通過(guò)對(duì)光纖通信狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使其運(yùn)行狀態(tài)在監(jiān)控之下，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象，并且設(shè)置警報(bào)裝置，以警報(bào)信號(hào)提醒工作人員及時(shí)對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，從而保證光纖的正常運(yùn)作。為保證計(jì)量終端計(jì)量的精確性及其可靠性，還應(yīng)該采用冗余切除等技術(shù)，以此來(lái)降低其故障率等，保證其正常運(yùn)作。

從軟件上實(shí)現(xiàn)非低壓集中式計(jì)量終端在智能變電站中的應(yīng)用還應(yīng)該遵循相應(yīng)的信息交換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使其能夠高效運(yùn)作。在建設(shè)時(shí)可以依據(jù)IEC-61850標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)的規(guī)范等，提高計(jì)量終端的開(kāi)放性和擴(kuò)展性；為保證機(jī)構(gòu)上的清晰，則可以間隔的定義來(lái)對(duì)電能邏輯節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行分隔，使其能夠滿(mǎn)足智能變電站的計(jì)量需求。該種服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)集中式計(jì)量終端的周期性特點(diǎn)及其與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合來(lái)將一些突發(fā)事件的信息等予以記錄和上傳，從而使該種標(biāo)準(zhǔn)得以實(shí)現(xiàn)。

非低壓集中式電能計(jì)量終端應(yīng)用于智能變電站的軟件結(jié)構(gòu)上由前置數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、主功能處理等組成，使其能夠通過(guò)軟件的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。前置數(shù)據(jù)處理模塊來(lái)完成相關(guān)交流數(shù)據(jù)額定采集及其采用數(shù)據(jù)的同步、相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及防竊電功能的發(fā)揮等。它是在計(jì)量終端的采集功能板來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是前置的服務(wù)處理部分，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的發(fā)布和共享功能。主功能處理完成對(duì)電能的實(shí)時(shí)計(jì)量、對(duì)于一些電能異常狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)量，它作為一個(gè)核心的處理軟件，是在計(jì)量主板上來(lái)發(fā)揮其作用。對(duì)于通信的處理主要負(fù)責(zé)完成遠(yuǎn)程傳輸和遠(yuǎn)程抄表工作，它具有較強(qiáng)的互操作性，能夠?qū)崿F(xiàn)與電能計(jì)量分析系統(tǒng)及其智能變電站系統(tǒng)的有效對(duì)接。軟件結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)共享處理部分是實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理服務(wù)的區(qū)域，并且將該區(qū)域的共享數(shù)據(jù)傳輸給主功能模塊，實(shí)現(xiàn)處理的及時(shí)性和有效性，并且實(shí)現(xiàn)信息的高效共享。此外，還可以通過(guò)輔助模塊的建設(shè)來(lái)保證能夠滿(mǎn)足不同的智能變電站的需求，保證軟件功能的完整性及其計(jì)量作用的有效發(fā)揮。

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