電能計量裝置遠程校驗與監測系統及其應用

李慧

摘要：隨著國民經濟的不斷發展，各行各業對電能需求量的不斷上升，電力工作人員面臨的工作壓力也日益增加。傳統的人工抄表計量方法已經不適用于當代電力行業發展的步伐。在信息技術高速發展的基礎上，對電能計量進行遠程監測已經成為了主流發展的方向。文章通過對電能計量裝置遠程校驗與監測系統進行研究來對其功能進行分析。

關鍵詞：在線監測；遠程校檢；電能計量裝置；電能需求；電能表 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）35-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.029

在電力部門的日常活動中，電能計量發揮著極大的作用，既可以確保電能計量裝置實現可靠、準確的運行，還可以為管理決策、經營指導提供必要的依據。在國家實行廠網分開和電力體制改革之后，電力企業對計量裝置技術管理的要求也日益提高。但是由于我國電力行業的起步較晚，技術手段還不完善，因此在電能計量裝置的技術管理中依然存在很多問題。改善現有的工作方式，積極探索新的技術管理手段勢在必行。

1 系統的組成與原理

與傳統的電能計量管理方式不同，電能計量裝置遠程校驗與監測系統是一個新概念，其彌補了很多傳統系統存在的缺陷。與傳統電能裝置及其計量方式相比，電能計量裝置遠程校驗與監測系統在電能計量的硬件裝置方面以故障判斷和實時監測為目標，還引入了先進的自動校驗算法和數據分析法，來豐富電能計量的管理方法。同時進一步將系統的監測范圍進行了完善，使之除了具備電能表外，還要安裝其他各類互感器及其二次回路。從全面看問題角度出發，電能計量裝置遠程校驗系統是集遠程、智能、監測于一體的科學系統，其可以發揮事故報警、處理數據和實況監測等多種功能，其主要功能如下：

1.1 遠程主站管理

遠程主站管理是整個系統的遠程管理中心，對于遠程管理具有樞紐作用，可以處理和遠程監測現場的實時數據。而且遠程主站管理還可以為系統內其他用數據管理系統提供數據參考。

1.2 系統通信網絡

該系統可支持當前電信領域內各類常用的通訊方式，如本地串行通信網、公共電話網、局域網和廣域網等。

1.3 本地設備監測

本地設備能夠采集、處理和保存現場各電能計量設備中的各電能計量信號信息。同時該部分還具備遙調遙控功能，可以支持遠程通訊方式，實現數據的遠程修改和傳輸。

該系統是一種整體結構，利用模塊統一集中設計的。例如標準模塊中集成了數據監測所需的各類功能，微處理器也能夠進行數據處理的各類功能。最后通過各類通信線路，將系統中的數據處理、數據監控、數據采集和遠程控制等模塊連為一個整體。

2 電能計量裝置遠程檢驗的運用方法

2.1 電能表誤差校驗

通常計量裝置綜合誤差影響因素有很多，但是電能表誤差的比例達到了七成，在檢查時就應該將電能表誤差放在首要考核位置，然后才是測量二次回路壓降的參數、互感器誤差等。在現場運行時，電能表的誤差是不斷變化的，在對電能表誤差進行檢驗的同時，受現場負荷狀況動態變化的影響，功率因數也會時時發生改變，最為突出的就是暫態過程對誤差的影響，因此對一組電能表的誤差進行循環監測，不僅可以掌握到在不同工作狀態下電能表誤差是否符合監測標準的要求，還可以對負荷變化中電能表誤差的實時情況有一個初步了解。

本套監測系統采用了高精度標準表，經信號預處理和整形后，從現場將被測的電能表脈沖引入系統脈沖端口，采用16位的A/D轉換器比較系統內部的標準電能脈沖與被測電能表引入微處理器的脈沖，進而可以計算出電能表的誤差。

因為系統內部設計了多路轉換開關，在進行一組電能表的測試時，可以將用戶從任意時間切換到統一回路進行檢測，采用微處理器進行運算、控制。和這種工作模式相同，標準表同樣是在監測系統中引入被測電能表的多路電流和電壓監測，然后切換多路轉換開關，微處理器進行統一調控所有過程，為確保測試流程所有項目順暢，用戶可以通過預設控制次序及控制時間，在存儲器內部預留信息，系統會根據設計自動完成循環測試，標準表在同一時刻能夠對對應回路的脈沖信號、電壓等信息進行收集。如果采集和接入多路信號，監測系統可以從進行以下三方面的改進：

2.1.1 脈沖采集。變電站強磁和其他控制類負荷所產生的高頻電波脈沖對傳輸線路產生很大的干擾，容易出現信號異常，脈沖在常數超過標準界限時，抗干擾能力幾乎沒有。所以監測系統要先進行脈沖整形，避免因為信號因素影響測量工作順利進行。另外，在安裝前還應將電纜影響、信號傳遞的方式納入考慮范圍，盡量降低因現場不利因素而帶來的負面影響。

2.1.2 串聯電流回路和電流監測系統串聯起來，然后通過電流互感器、監測系統、電能表、電流互感器的順序，對整個流程進行布置。可以將高精度穿心TA引入監測系統的內部，避免TA二次回路受到監測系統端電流回路的影響，這樣也可以盡可能地避免繼電控制回路與信號采集的過程中出現TA二次回路開路的問題。

2.1.3 并聯電壓回路和電能表電壓端，以免監測系統的電壓回路會干擾電能表端電壓的正常采集。為了避免這一現象，以防電能表的電壓端電氣連接會由于內部系統的短路而出現自動中斷，可以采取一定的自動保護措施。

2.2 監測TA及二次回路工作狀態

對TA及二次回路工作的影響有很多種，傳統意義上可以分為電能表、二次線路、電關聯設備TA三大塊。遠程監測系統主要功能是監測二次電流回路分流竊電、TA性能惡化、線路接片老化、TA故障等情況，監測系統可以通過分析測試數據，按時提供相對應的狀態信息，管理人員可以利用數據快速排查故障原因。二次電流回路監測方法的依據是計算回路的阻抗，不同負載時間常數會對暫態過程產生比較大的影響，匝間受絕緣擊穿破壞，溫升鐵芯導磁率下降、殘留在鐵芯的直流成分過多等，這些都會在鐵芯阻抗的變化上得到體現。

2.3 TV二次回路壓降測試

TV二次回路壓降應用最普遍、最大眾的測量方式是布線方式測試。要進行測試TV二次回路壓降，必須有專線接入監測系統，監測系統內部往往會出現阻抗單元過高，幾乎不會有電壓出現在專線上，所以可以將接入監測系統端的TV二次電壓代替TV二次端的電壓，再比對電能表上的端電壓，對電壓角差、比差和幅值差進行分析統計。實際上，母線TV在線路中比較常用，一般情況下在進行TV二次回路壓降測試時，一組TV可供多只電表共同使用。母線TV可以作為一個單元，然后再通過各個表位分線，將壓降線路引進去。在進行TV二次回路壓降測試時，可以先對參數進行計算，然后對比TV二次端電壓。在計算的全過程中要同步測量幅值和角差。

為了提高TV二次回路壓降測量的可靠性，監測系統還要制定相應的保護措施，對每路電壓的引入端子的過流進行保護，一旦發生故障，能夠及時地隔離TV。而且每個回路均要使用獨立的設計結構，避免單個回路測試故障而影響其他回路和表位的測試。

3 電能計量裝置遠程檢驗系統的應用效益

電能計量裝置遠程校驗與監測系統目前僅僅只是一種用于校驗電能表的參考裝置。其數據只是為我們確定電能表的健康狀況提供參考依據，但其依然有利于改善我們的生活質量，創造價值。從長遠來看，需要檢定機構出臺一套電能表周檢的標準，將其數據作為處理計量糾紛的依據。該系統能夠產生以下三個方面的應用效益：

3.1 提升計量管理科技水平

系統原來采用傳統人工檢測法，現在隨著信息化的進步，逐漸改為自動檢測，為了對電能計量裝置誤差進行全面檢測，可以采用一體式、在線測量等方法，實時計算電能計量裝置整體的綜合誤差。另外，這種系統還可以電能計量裝置運行的健康狀況、電能表誤差及二次回路狀況與互感器進行實時監測，還可以根據監測結果電能計量裝置的健康狀況做出客觀、可靠的評估。

3.2 提高經濟效益

通過對該系統進行合理維護，在減少管理成本和各種周期性檢定的同時，還可以有效地降低設備故障率，還可以節省大量人力、物力。大用戶電能計量裝置遠程校驗與監測系統可以現場測試電能計量裝置，并實時監測計量裝置的運行情況，有利于防止現場測試時出現接線錯誤，將測試環節可能出現的失誤縮減為零。其還可以在線監測電網運行狀況下的各個電力的瞬時量，跟蹤對線路的負荷情況，方便電力人員更好地了解電能表等計量裝置的實時誤差，防止電量損失等現象出現，保障我國電力產業的快速發展不受損害。站在長遠的角度上，城市居民及企業安裝電能計量裝置遠程校驗與監測系統還可以增加國家的電力方面的收入，為國家發展做出貢獻。

3.3 提高計量工作效率和管理水平

近年來，因為人為操作錯誤或計量裝置的損壞造成的電能計量故障發生的次數日益增多，在故障發生后，電力公司對電量進行追補時也受到很多因素制約，例如對斷電期間和斷電時的實際負荷沒有真實有效的技術數據進行論證。而在采用了實時監測系統進行監測后，計量裝置出現問題時，管理人員可以及時發現問題，通知維護人員趕往出事地點進行搶修，監測系統還能夠將故障發生時的負荷曲線搜集記錄下來。同樣，電力管理人員也能更快地發現計量裝置出現超限等情況，及時采取相應措施進行處理。

4 結語

本文簡單介紹了電能計量裝置遠程校驗與監測系統的組成和工作方法，其采用了多項新型信息技術，具有自動化、系統化的特征，能及時處理故障報警和計量誤差等問題。這種系統的出現大大提高了電力工作人員的工作效率，減輕了電力人員的工作量，保證了電力生產公開透明化。電能計量裝置遠程校驗與監測系統在電網工程中的實際運用，也證明了其是一種先進、效果出色、前景廣闊的新技術。

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基金項目：本論文由南方電網公司《K-GZM2014-134電能計量裝置狀態檢修技術研究》項目資助。

（責任編輯：蔣建華）