物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測及平臺建設研究

杜錦陽

摘要：供電企業發展對電能計量信息精準性有著較高需求，以往電能計量裝置管理模式已經不能滿足供電企業現階段發展的實際需求。以物聯網技術為基礎的電能計量裝置遠程在線監測系統，能夠強化電能計量裝置的管理水平、管理效率，實現電能計量數據的數字化、網絡化管控。文章對物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測及平臺建設進行了探討。

關鍵詞：物聯網技術；電能計量裝置；遠程在線監測；平臺建設；供電企業 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）34-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.008

如今變電站建設數量逐漸增加，計量點數量也會隨之增長，計量點用電信息數據采集負擔加重。以往電能計量裝置管理，供電企業需要派遣專業人員到現場對信息數據進行采集。電能計量裝置發生不良故障問題后，很難在第一時間發現，故障排查也需要消耗較長時間，對供用電雙方都會造成不良影響。但以物聯網技術為基礎的電能計量裝置在線監控系統，可以對計量裝置運行狀態進行實時監控，故障問題發生后可以第一時間發出警報，對提升電能計量裝置運行安全、穩定有著積極影響。物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測系統應用是智能電網建設發展的必然需求，必須要給予高度重視。

1 物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測平臺介紹

物聯網平臺主站是對電能計量裝置運行進行遠程監控，對裝置運行狀態進行診斷與分析的關鍵所在。主站系統由主站計算機操作系統、電能計量裝置運行狀態診斷軟件、電能計量裝置采集器通信系統、網絡接口等組成。主站系統可以提供人機交互界面，工作人員通過計算機可以對管轄區域內所有電能計量裝置運行狀態做到“了如指掌”，實現電能表、電能表信息數據采集器、二次回路遠程在線全面監控。一旦發現電能計量裝置運行存在異常情況，其中包括電能表計量裝置失壓、斷電、主副表數值存在較大差距等問題，系統會自動地發出警報信息，對工作人員進行提示，便于在第一時間對不良問題進行調整。警報信息發布方式眾多，可以在計算機主機屏幕上進行提示，也可以通過短信進行通知，警報信息指揮發送給指定負責人員。

物聯網平臺可以對電能計量裝置運行狀態進行遠程診斷，及時發現電能計量裝置運行中存在的異常情況，強化計量信息數據的精準性、時效性。如果是電能計量設備本身發生了問題，供電企業可以及時派遣專業人員進行修整，如果是設備安裝或者是受到其他因素影響致使故障問題產生，供電企業也可以在第一時間進行補救。主站診斷報警功能實現需要分析、判斷電能計量裝置的實際運行狀態，依據設備運行現狀對計量工作開展的影響程度進行報警等級劃分，其中包括一般信息、普通警告、嚴重警告三種。不同報警信息也會采用不用的報警方式，包括主機屏幕提示、短信提醒和電話通知等。物聯網平臺會對電能計量裝置運行各項參數進行收集，并且與標準參數進行比對，對故障問題進行綜合性診斷，然后根據系統處理標準選擇相應的報警方式，報警信息會傳遞給指定負責人員。在此階段平臺還會對故障診斷信息進行記錄，為電能計量裝置運行維護管理工作開展提供重要依據。

2 物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測推廣意義分析

基于物聯網電能計量裝置遠程在線監測系統的推廣意義可以從兩方面進行闡述，分別為經濟效益與社會效益。經濟方面主要是在線監測系統運用可以及時發現電能計量裝置運行中存在的異常情況，強化電能計量裝置周期檢測效率，縮減周期檢測成本投入。以往變電站電能計量裝置檢測需要派遣專業技術人員到現場，檢測周期較小較長，而且還需要投入大量的人力和物力。在線監測系統還可以對供用電雙方的經濟效益進行保護，在線監測系統可以準確記錄各個電力瞬時量，對線路運行負荷進行跟蹤監測，了解電能計量信息數據采集存在的誤差問題，為電能追蹤提供重要依據，為電網運行查竊漏堵工作開展提供有力支持。電能計量裝置在實際運行受到眾多不良因素影響常有故障問題發生，在線監測系統應用大幅度提升了電能計量管理的工作效率，對提升供電企業市場競爭力、樹立良好企業形象有著積極影響。

3 物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測系統結構分析

以物聯網技術為基礎的電能計量裝置遠程在線監測系統結構非常復雜，其中包含內容眾多。國內外對電能計量裝置遠程在線監測系統設計都非常重視，不斷強化在線監測系統結構的合理性、科學性，保證基于物聯網的在線監測系統可以跟緊時代發展腳步，滿足現代電能計量工作開展的實際需求。

3.1 主站軟件部分分析

基于物聯網的在線監測系統對主站軟件有著較高要求，現階段應用的主站軟件穩定性、可靠性較為良好，操作也非常便捷。主站與分站之間所應用的是通信效率較為良好的C/S模式設計，主站軟件應用可以滿足電力企業計量現代化建設的實際需求。主站可以概括性地分為兩個模塊，分別為用戶管理模塊和通信模塊。用戶管理模塊主要是以電能用戶為核心，對電能表、互感器等眾多設備運行情況進行了解，對基礎信息進行收集和整理。主站軟件操作人員會對信息數據進行記錄，并且將信息數據輸入到信息庫中，便于對計量信息進行管理和查詢。利用通信模塊，主站可以與分站進行信息數據交換，完成數據的接收，從而滿足計量裝置遠程監控的實際需求。多項操作指令的發布以及信息數據應用需要通過安全可靠的TCP/IP協議。主站計算機控制中心與分站計算機終端需要保持良好通信，在實際通信過程中通過Unicode完成信息數據傳送，保證信息數據傳輸的安全性。

3.2 現場數據采集系統

現場數據采集系統包括電流采集模塊、電壓采集模塊、分站工控設備、多路脈沖采集模塊等。電流、電壓信息數據采集模塊前端通過光纖交換機與三項合并單元進行有效連接，對單元輸出進行合并通過光纖交換機對眾多計量裝置采集信息進行匯總，將信息傳輸到分站工控設備中去。多路脈沖模塊利用以太網與分站工控設備進行連接。分站操作人員對各個模塊構成都需要有深入了解，從將現場數據采集系統的重要作用展現出來，保證電能計量裝置在線監測功能可以良好實現。

3.3 電壓采集模塊構成分析

電壓采集模塊前端所采用的是精密性較為良好的電壓互感器，進行電壓轉換，將100V電壓直接轉變成為便于數據采集模塊A/D采集的4V電壓，模塊建設所應用的是無源雙極電壓互感器。主要是因為這種電壓互感器可以承受較高阻抗輸入，且接于互感器二次輸出過程中不會增加相應的負載，對上一層量值傳遞有著積極影響。經過電壓互感器對電壓信號進行轉變后，應用18位高速AD可以完成高精度的模數轉換。因為現場電壓信號是較為穩定的，并不會產生較大變化。為了滿足長期穩定運行的實際需求，中間并不會進行增益轉換設備或者是設置相應控制環節。采樣模塊采集信息有著多元化的特點，運行過程中會對現場的溫度信息進行收集，后臺會對現場溫度特性進行分析，在溫度發生異常情況時能及時進行調增做補償處理。電壓采集模塊設計精度必須要嚴格控制，這樣才能保障模塊批量測試中滿足電能計量裝置在線監測系統構建的實際需求。

3.4 電流采集模塊構成

現場電流實際變化是不可預測的，電流采集模塊建設不僅需要確保電能計量裝置運行中電流可以在額定標準范圍內，同時還需要進一步的擴展。在電流采集模塊構建過程中，為了提升電能計量裝置在線監測系統運行的可靠性，降低電流回路承擔的負載。該模塊結構中電流變換器只可以選用單一比例穿心式設計5A/80mA雙級電流互感器，并且運用恒定采樣電阻。利用增益設備對采樣電阻轉換的電壓進行放大處理，保證輸出信號可以控制在0.4～4V之間。電流采集模塊建設完成后需要進行測試，保障電流采樣方式的合理性、科學性。工作人員應用雙通道交直流比較器對兩組信號進行綜合性比對，測試工作開展過程中對電流裝置比例進行切換，電流互感器對不同信號進行輸入，電力互感器二次輸出都可以保證80mA信號輸出。然后應用變換器對信號進行轉換，傳輸給直流比較儀通道1，通道2在模塊測試過程中需要應用固定比例的雙極電流互感裝置，電流通過相應設備可以完成電壓信號轉變，應用可編程增益儀對信號進行放大處理，最終輸入到比較儀通道2，工作人員通過交直流比較儀記錄進行科學計算。深入了解模塊構建的合理性，找尋某塊結構設置中存在的不足之處，及時對模塊結構進行調整，避免對基于物聯網的電能計量裝置在線監測系統高效運行所造成的不良影響。

4 物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測系統建設分析

物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測系統建設是非常重要的，對于該環節必須要給予高度重視，嚴格保障系統建設質量，從而將在線監測系統的現代化、科學化特點充分展現出來，為促進智能電網建設發展奠定良好基礎，強化電網運行的自動化水平。要通過不同的安裝方式實現不同對象的在線監測需求。在發電廠和變電站中，因為點差互感設備與控制室內部電能計量裝置二次連接導線設置較長，在中間也存在著眾多開關、繼電氣設備等，這些設備運行都會存在一定的電阻值。在線監測系統應用時間延長，受到線路老化、元件銹蝕等眾多因素影響，電阻值也會逐漸提升。物聯網技術的電能計量裝置遠程在線監測系統實際建設過程中，工作人員必須要持有認真、謹慎態度。每一模塊安裝完成后都需要進行檢測，保證系統建設質量，同時還需要注重檢修維護工作落實，從而實現遠程在線監測系統功能。

5 結語

基于物聯網的電能計量裝置遠程在線監測系統應用，對促進配網運行現代化建設有著積極影響。物聯網平臺功能具有多元化特點，可以對電能計量裝置運行多種信息數據進行采集，及時發現電能計量裝置運行中存在的異常情況，縮減了電能計量管理的成本投入，強化了電能計量管理的工作效率。

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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：黃銀芳）