電力用戶用電信息采集系統終端電源接入技術

陶 忠

(國網江蘇省電力有限公司江陰市供電分公司，江蘇 無錫 214400)

0 引言

線損管理是供電企業綜合管理水平的集中體現,是提高供電企業經濟效益的重要手段?，F代化電網線損管理離不開用電信息采集系統這一重要支撐。電能采集終端作為智能電網建設的重要基礎設備,越來越受到電力企業、研究機構和生產公司的高度重視。在同期線損實際管理工作中,35 kV及以上電力用戶電能表信息采集失敗會對所轄供電地區35 kV及以上分壓分線線損指標分析造成嚴重影響,全面提高35 kV及以上電力用戶用電信息的采集成功率在線損管理工作中起著十分重要的作用。

1 現狀分析

35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端由安裝在用戶變電所內的專變采集終端和電能表組成。用電信息的采集通過專變采集終端采集電能表的信息實現。在實際工作中,各供電企業對35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端的專變采集終端和電能表的安裝缺乏統一技術標準和設計規范,大部分35 kV及以上電力用戶變電所專變采集終端工作電源接入不規范,電能表輔助電源的接入存在隨意性。一旦供電線路停電后,往往導致專變采集終端失電；對于未接輔助電源的電能表來說,由于采用線路供電的電壓互感器二次電壓消失,電能表無法工作。上述情況均會導致信息采集失敗。同期線損管理系統在日電量統計上要求一天24 h上下兩個零點表底碼均能成功采集,任何一個表底碼缺失均會導致電量無法統計。35 kV及以上電力用戶因用電量大,表底碼采集失敗會對供電企業同期線損統計分析將造成重大影響。

一旦發生供電線路計劃停電或事故停電,35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端持續工作是確保信息采集成功的關鍵。因此,35 kV及以上電力用戶變電所專變采集終端工作電源和電能表輔助電源的接入必須要有規范性技術要求。近年來,對于新建35 kV及以上電力用戶變電所專變采集終端工作電源和電能表輔助電源的接入,一些地區供電企業在設計規范上開始采用接入所內不間斷電源UPS的技術方案,從而使得用電信息采集系統終端在供電線路失電后仍能夠保持持續工作。

2 存在問題

目前,專變采集終端工作電源的技術規范為交流單相或三相供電,視在功率不大于15 VA；電能表輔助電源的技術規范為AC/DC自適應輸入,當采用外部輔助電源供電時,功耗小于10 VA。由此可見,專變采集終端工作電源和電能表輔助電源同時接入交流電源后,總功率小于25 VA。

在實際工作中,35 kV及以上電力用戶在遇到供電線路計劃停電或事故停電時,根據變電所所內交流電源系統配置的不同,在技術上對應了兩種不同的解決方案。

(1) 對于35 kV及以上自動化電力用戶變電所,所內均配備了UPS。專變采集終端工作電源和電能表輔助電源只要接入UPS交流輸出,就能確保終端裝置不失電,實現用電信息采集系統持續采集電能表信息。

(2) 對于35 kV及以上非自動化電力用戶變電所,因投運時間久,變電設備老舊,一般不配備UPS。專變采集終端工作電源和電能表輔助電源僅接入所用電,供電線路停電后所用電消失,導致終端裝置失電,用電信息采集系統將無法采集電能表信息。因此,必須在電力用戶變電所內加裝UPS,將專變采集終端工作電源和電能表輔助電源接入UPS交流輸出,才能確保終端裝置不失電。

在實際運行環境中,一旦出現UPS設備損壞或UPS內部逆變器元件故障,將無法保證終端裝置正常供電或供電線路失電后終端裝置的持續工作。因此,亟需一種新的技術解決方案。

3 新技術可行性分析

35 kV及以上變電所均配備蓄電池組直流操作系統,由交流浮充系統和蓄電池組構成了直流操作電源。無論供電線路是否失電,該電源系統均可以提供穩定的直流電源。如若專變采集終端工作電源和電能表輔助電源能夠適應直流輸入,無疑將為35 kV及以上電力用戶用電信息采集提供一個更為可靠的電源環境。與交流供電相比,直流供電不僅穩定性高,蓄電容量大,供電時間長,而且徹底擺脫配置UPS逆變器的束縛,用電信息采集系統終端裝置工作電源的可靠性、經濟性將得到質的提升。

3.1 電能表

國家電網公司企業標準Q/GDW 1827—2013《三相智能電能表技術規范》指出,電能表配備的輔助電源接入適應AC/DC輸入方式。由此可見,電能表輔助電源接入直流電源技術上不存在問題。

3.2 專變采集終端

國家電網公司企業標準Q/GDW 1374.1—2013《專變采集終端技術規范》指出,專變采集終端工作電源的技術規范為交流單相或三相供電。

目前,江蘇省廣泛使用的專變采集終端型號為Ⅰ型、Ⅱ型,其中：Ⅰ型適用于10 (20) kV,35 kV及以上電壓等級高壓電力用戶；Ⅱ型適用于低壓電力用戶及地下配電所高壓電力客戶；工作電源均采用交流單相供電。如若對專變采集終端的電源模塊進行技術改造,實現交直流自適應,將為增加直流供電電源技術方案的實施帶來可能。

4 方案實施

經技術改造,專變采集終端電源模塊實現了交直流自適應功能,并順利通過型式試驗測試。2020年11月,國網江陰市供電公司7戶35 kV電力用戶采用了具備交直流自適應功能的用電信息采集系統終端,該設備在直流供電模式環境下運行取得了滿意成效。專變采集終端電源模塊在增加交直流自適應功能后,裝置外形及接線端子未發生改變；10 (20) kV及以下電力用戶依舊采用交流供電工作模式不變。

5 完善建議

為進一步完善35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端裝置電源接入技術方案,使其具備交流、直流兩種供電選擇模式,提出以下建議。

(1) 提高對大客戶用電信息采集成功重要性的認識,將35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端工作用電歸屬為變電所所用電源系統重要負荷,與變電所控制電源、合閘電源、事故照明電源等直流負荷置于同一等級。

(2) 完善用電信息采集系統終端的電源供電模式,在原交流供電模式的基礎上增加直流供電新模式。交流供電模式中交流電源取自UPS交流輸出；直流供電新模式中直流電源取自變電所直流系統母線,經空氣開關引入。

(3) 對于今后新建35 kV及以上電力用戶變電所,專變采集終端工作電源和電能表輔助電源在接入方式上由單一交流供電模式調整為交流、直流兩種供電模式,建議將直流供電模式作為首選。

(4) 對于35 kV及以上非自動化電力用戶變電所,在技術改造方案上優先選擇直流供電模式,將專變采集終端工作電源和電能表輔助電源一并改接至直流電源系統。

6 結束語

(1) 35 kV及以上電力用戶用電信息采集系統終端的工作電源接入技術創新,為實現35 kV及以上電力用戶在供電線路停電后電能表信息的持續采集,在原有交流供電模式的基礎上,提供了一種更加穩定、持續、可靠的直流電源接入技術,有效提升電力大客戶用電信息采集成功率,為供電企業線損分析決策提供了精準技術支撐。

(2) 用電信息采集系統終端的直流供電模式是在現有交流供電模式基礎上的一次技術創新。直流供電回路較原交流供電回路環節減少,可靠性增強,消除了交流輸入模式下對UPS電源的依賴性,徹底消除了用電信息采集系統終端在交流電源供電模式下電源中斷不能持續工作的弊端。

(3) 具備交直流自適應電源模塊的新型專變采集終端產品在工作電源適應上實現了多樣性,更具有生命力。完善后的電源接入技術方案具有通用性,普遍適應于國家電網公司各省市所轄35 kV及以上電力用戶變電所用電信息采集系統終端的工作電源接入,精準提升35 kV及以上電力大客戶用電信息采集率,為同期線損統計分析和營銷需求側管理提供了可靠的技術保障。