變電站電量采集系統方案研究

劉誠愷

摘 要：該文概述了變電站電量采集系統定義及組成，主要敘述了電量采集整體方案、電壓互感器、電流互感器、電能表、電能量遠方終端，介紹了電量有功數據、電量無功數據、最大需量的電能量數據類型及其電量計算方法，探討了電能量數據母線不平衡、變損率、線損率的應用分析，簡單地介紹了變電站向智能變電站發展方向，提出智能變電站電量采集系統的設計思路，該文為電能量計量系統維護人員在運行管理上使用變電站電量采集系統提供一定的技術支持，也可以為新建或技改變電站的電量采集系統提供技術上參考。

關鍵詞：電量 終端 互感器 電能表 通信 采集

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0083-02

在電力行業中，變電站電量采集系統是電能量數據采集、數據處理、數據存儲及遠程數據傳輸的系統，為電力市場的運營考核、電費結算和電網經濟調度提供支持與服務的自動化子站系統。變電站電量采集系統主要由電壓互感器、電流互感器、電能表、電能量遠方終端組成。

1 變電站電量采集方案

1.1 電量采集整體方案

一次高壓輸電線通過電壓互感器（PT）、電流互感器（CT）線性轉換為二次回路，二次回路接入電能表，電能表通過RS-485接入電能量遠方終端，電能量遠方終端通過電力數據網絡與調度端電能量計量主站系統通信。

1.2 電壓互感器

電壓互感器（PT）是根據電磁感應原理來設計制造的，由閉合的鐵心和繞組組成。和一個帶鐵心的變壓器很相像，是用來變換一次線路上的電壓，接入測控、保護、計量等系統，用來測量線路的電壓、功率、電量等，在變電站運行規程中二次側嚴禁短路。

1.3 電流互感器

電流互感器（CT）也是根據電磁感應原理來設計制造的，由閉合的鐵心和繞組組成。是用來變換一次線路上的電流，接入測控、保護、計量等系統，用來測量線路的電流、功率、電量等，它在變電站運行規程中二次側嚴禁開路。

1.4 電能表

電能表是用來測量電能的儀表，對輸入電壓和電流進行交流采集，計算電壓和電流向量的乘積得出實時有功功率、無功功率，對有功功率、無功功率的實時積分計算出有功電量（單位kW·h）、無功電量（單位kVAr·h）。變電站通常采用三相三線制和三相四線制二種電能表，三相三線制電能表只能對三相平衡準確測量電量，三相四線制電能表對三相平衡或不平衡均能準確測量電量。早期變電站考核表采用有三相三線制，關口表一般會采用三相四線制。

1.5 電能量遠方終端

電能量遠方終端對變電站電能表的電量數據自動采集、存儲、處理，并上傳至電能量計量主站系統，其終端主要由CPU主板、RS-485串口卡、通信卡、雙電源、LED顯示屏、鍵盤、狀態指示燈等組成。電能量計量主站系統通過IEC-102通信協議讀取終端電能量數據，并對終端進行校時，通信方式主要采用電力數據網絡通信，只有極少部分采用撥號MODEM通信，專線、GPRS通信基本上不采用。終端與電能表通信協議主要有DL/T 645-2007、DL/T 645-1997、DLMS、IEC-1107等， DL/T 645-1997的電能表存在早期變電站，新上變電站全部采用DL/T 645-2007電能表，DLMS、IEC-1107主要為進口電能表。電能量遠方終端配置RS-485串口卡，一般配置為8個RS-485串口，可擴充至16個RS-485串口，每個RS-485串口可以掛接不超過8個電能表通信，采用問答式定時逐個讀取電能表電量數據，并對電能表進行校時。

2 電能量數據類型

電能量遠方終端通過RS-485采集電能表的電能量數據，數據是帶時標存儲的，存儲周期可設（1 min、5 min、15 min、30 min、60 min、24 h等），其主要數據類型為正向有功總、尖、峰、平、谷電量，反向有功總、尖、峰、平、谷電量，正、反向無功總電量。

3 電量計算

電能表的計量是為二次電量值，實際電量為一次電量值，需要把二次電量換算為一次電量，其換算公式為：一次電量=二次電量×PT變比×CT變比（或通常稱：一次電量=二次電量×倍率，倍率= PT變比×CT變比）。電能量遠方終端采集電能量數據，是電能表的累計窗口值（或稱原始值），日電量計算公式為：日電量=（24：00窗口值-00：00窗口值）×倍率。

4 電能量數據應用分析

4.1 母線不平衡率

母線不平衡率是判斷計量裝置計量是否準確的主要依據，假如PT、CT、電能表測量準確度等級為0.2級，母線不平衡率一般會小于1%，如果母線不平衡率大于1%，就說明電量有錯誤，可能會有PT、CT變比錯誤，計量方向錯誤，PT、CT、電能表測量大偏差等原因引起，因此，母線不平衡率是查找異常數據的一個非常重要工具，母線平衡率計算公式如下。

×100%

4.2 變損率

變損率（變壓器損耗率簡稱）是衡量變壓器在升壓或者降壓時電能轉換損耗的一個重要指標，也是體現變壓器的工作效率，變損率計算公式如下。

×100%

4.3 線損率

線損率（輸電線損耗率簡稱）是輸電線電能損耗的一個重要指標，為電網安排合理運行方式提供基礎數據，降低線損率，提升電網經濟效益，線損率計算公式如下。

×100%

5 變電站發展方向

智能變電站（以下簡稱智能站）是采用先進、可靠、集成的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基礎，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等功能，同時，具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策和協同互動等高級功能的變電站。目前智能站采用電子互感器，其互感器有純光纖互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服傳統電磁式互感器的缺點；智能站的電能表直接接收電子互感器的輸出信息，電能表也是通過RS-485接入電能量遠方終端，其電能量遠方終端與傳統變電站終端的原理和功能基本一致，現有智能站的電量采集還是相對獨立配置，隨著智能站設備高度集成化，電量采集系統將會融入變電站信息一體化采集系統中，進一步提升智能站設備集成度，也會降低智能站電量采集系統調試接入工作量，也相應減少日常智能站的運行成本。

6 結語

國家電網公司正在推廣建設同期線損管理系統，提出變電站電量必須是全覆蓋、全采集，準確、及時的電能量數據是同期線損管理系統的基礎，只有基礎建設好，才能開展電網網損與分元件線損等統計工作，為電網經濟調度、統計線損管理、理論線損管理、網損監控與分析和信息發布等提供技術支撐，因此，需要進一步完善變電站電量采集系統功能，實現電量采集的標準化、智能化、精益化和自動化。

參考文獻

[1] DL/T5137-2001，電測量及電能計量裝置設計技術規程[S].

[2] DL/T5202-2004，電能量計量系統設計技術規程[S].

[3] DL/T448-2000，電能計量裝置技術管理規程[S].