基于智能變電站的多接口可插拔式智能電能計量系統的探討

傅宇航

摘 要 近年來，智能變電站所用采用的智能電能表多采用掛件的安裝方式，安裝于電能表屏或高壓開關柜內，其產品未能做到模塊化，以及未能提供更方便的安裝方式。本文結合現有智能電能表、多功能電能表、光纖電能表功能，設計一款具有多接口、插拔式電能表，以插件的形式集合在10kV保護測控一體化裝置，既能滿足計量與保護、測控相互獨立，又能實現10kV保護測控計量一體化的功能。

關鍵詞 電能計量；插拔式

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0060-02

1 研究背景

國度電網公司基建部2013年展開的“規范化設計、模塊化建立”智能變電站試點工作，在變電站技術形式、設計設備、建立形式等方面都有進一步的創新。與普通變電站相比，模塊化智能變電站全面應用了通用設計、通用設備，二次設備實現“即插即用”。電能表計由于體積小巧，具備模塊化，插件化的可行性條件。

2 系統結構

本構想所采用的電能表以插件的形式，視為10kV保護測控裝置的插件之一，出現在10kV保護測控一體化裝置機箱中，可選擇性的通過獨立的CPU或共用10kV保護測控一體化裝置的CPU，以實現具備專業計量資質的計量設備與具備專業保測資質的保護測控設備一體化的形式，滿足運行檢修的要求。

3 功能說明

3.1 工作原理

基本工作原理如下：16位A/D轉換器和DSP高速數據處理器對各相電流、電壓進行采樣。通過相應的數學計算，由DSP部分完成對電參量測量、電能累計及電能計算等工作。計算數據通過高速通信接口與管理MCU進行數據交換；管理部分采用一款16位MCU，主要完成顯示、數據統計、存儲、通信、電表功能選擇以及初始化數據設定等工作。其整表硬件原理框圖如圖1所示。

3.2 功能

智能可插拔式電能表計需具備的功能如下：

1）實現全電量測量，可以測量多種三相電力參數。測量值可以實時在一體化主機裝置MMI上顯示，也可遠傳至電能量采集裝置。2）具有遠方通訊功能。通過自帶RS-485通訊接口進行DL/T645-2007 或DL/T 645-1997通訊，可以將測量信息、參數設置上傳至后臺監控主機，實現遠方集中管理和監控，用戶可以方便的利用通訊進行系統參數編程。3）支持61850邏輯節點，可以通過一體化主機CPU的通訊口與61850主站通訊。4）分時計量正反向有功、無功電能、四象限無功電能。5）分時計量正反向有功、無功最大需量及發生時間。6）復費率功能：可編程4種費率，20個時段，13套日時段表，4個時區及30個公共假日。7）具有兩個RS485接口和一個RJ45接口。8）具有參數自動輪顯功能，輪顯的參數及時間、順序可設置。9）實時測量總及A、B、C各相的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素及電網頻率。10）具有失壓、失流、斷相、全失壓、停電、編程、電能清零、電表上下電等事件記錄功能。11）具有電量凍結和負荷曲線記錄功能。12）有功和無功脈沖輸出、需量周期等秒信號輸出功能。

4 硬件配置與通訊接口設置

4.1 采樣接口部分

插拔式電能表電壓的采樣接口是被測電量信息的輸入接口。電量信息包括Ua，Ub，Uc，Un，Ia，Ib，Ic，In。接入電壓為額定電壓如220V或110V，接入電流大小根據回路的TA的二次電流而定，如1（5）A；接線端子需能滿足承受電流需求而不發熱。

4.2 電源

10kV保護測控一體化主機采用的是24V（DC）電源，由變電站直流系統提供直流電源。按照十八項反措要求，直流電源為輻射式供電，即每回10kV間隔（含出線、電容器、電抗器、站用變）均單獨從10kV分電屏取直流電源。

插拔式電能表的電源接口可共用保測一體化主機的電源，功率大于5W。鑒于輻射式接線方式，能夠保證插拔式電能表的供電可靠性。

4.3 通訊部分

目前國內智能變電站的10kV計量點要求安裝支持DL/T 860標準接口的計量表計，表計精度和選型應滿足計量規程要求。電能表計以串口方式上傳信息至電能量遠方終端，并通過電力調度數據網與電能量主站通信。

1）RS485接口。插拔式電能表采用雙RS485接口通訊方式。A口RS485用于一體化主機主CPU通過背板插座與插拔式電能表通訊，獲取電能量數據，然后通過一體化主機主CPU的網口或其他通訊口上傳主站，通過此接口實現共享一體化主機顯示屏；B口RS485用于插拔式電能表本地通訊，接口外露，與站內或所屬范圍內的電能量采集系統通信，上傳電能信息至計量主站。

2）RJ45網絡。RJ45網絡接口是用來插拔式電能表采用IEC61850規約通過10kV保測裝置（或直接接入間隔層交換機）與主站通信（可作為可選）。

4.4 插拔式電能表接線配置

插件端子由兩部分構成，與背板連接端子和對外輸入輸出端子。其中電流電壓端口應滿足4mm2硬質銅導線的接線或與之匹配的要求。

4.5 電能表尺寸

電能表尺寸高度按照4U標準機箱，深度可根據保護設備提供廠家調整。

5 結論

綜合以上分析，多接口可插拔式電能表的優勢

如下：

1）有成熟的技術基礎。

2）模塊化的、可插拔式的結構能夠規范不同廠家的外接線的不同，統一接口，降低運行人員的工作量，可提高工作效率，減少安全隱患。

因此，多接口可插拔式電能表在技術上和實際應用上是可行的。

參考文獻

[1]國家電網公司輸變電工程 通用設計圖紙（智能化變電站部分）2011版.

[2]國家電網生〔2012〕352號-關于印發《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》（修訂版）的通知.

[3]PDS-761A型數字式線路保護測控裝置使用說明書.

[4]DSSD188/DTSD188-AH型三相電子式多功能電能表使用說

明書.

[5]DSSD331/DTSD341-9DSC型三相電子式多功能電能表使用說明書.