關口電能計量裝置在線監測系統研究與設計

馮超，喻虹，吳雨詩，劉海峰

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關口電能計量裝置在線監測系統研究與設計

馮超1，喻虹1，吳雨詩1，劉海峰2

（1.國網湖北省電力有限公司咸寧供電公司；湖北 咸寧 437000；2.煙臺東方威思頓電氣有限公司，山東 煙臺 264000）

電能計量是電力企業管理工作的重要組成部分，電能計量裝置運行必須可靠。傳統的電能表在現場運行前需要進行人工校驗，但實際電能表計量受現場接線、實際運行參數等眾多因素影響，如何實時在線監測關口電能表運行狀態顯得尤為重要。介紹了一種計量裝置在線監測系統，充分整合利用SCADA系統和電能量采集系統的數據，采集并分析多維度計量裝置運行數據，評估計量裝置健康程度，最終實現了計量裝置可靠運行的目標。

關口電能表；運行狀態；在線監測；可靠運行

1 引言

隨著智能電網的發展，人們的用電量不斷增長，需要現場檢驗的電能表數量隨之增長，工作量劇增，給供電企業計量部門帶來了較大的工作量。目前，對關口電能表的運維管理主要由專人攜帶標準校驗儀器設備，定期到現場進行檢驗[1]。對關口電能表的實際運行狀態，探索采用新的創新模式和方法，以做到實時地進行遠程在線監測和校驗，成為電能表校驗技術發展的必然趨勢[2]。目前，各供電公司信息化、智能化水平的顯著提高，SCADA系統（數據采集與監視控制系統系統）和關口電能量采集系統已在電力企業中投入使用，為變電站關口電能計量裝置在線監測系統提供穩定的基礎數據，可采集并分析多維度計量裝置運行數據，評估計量裝置的健康程度[3-4]。

國內目前的計量裝置在線監測系統大多是通過在現場安裝額外的采集裝置，并與計量裝置進行電量比對產生報警事件，或者僅僅單獨依賴電能量采集系統采集相關異常事件，對計量裝置進行監測[5]。本文通過集成關口電能量采集系統與SCADA系統的數據，在不額外安裝硬件裝置的前提下，研究并設計一套既能獨立運行也可依附關口電能量采集系統運行的計量裝置在線監測系統，實現關口電量異常監測。因此，這部分的研究有著重要的理論和現實意義。

2 計量裝置在線監測系統物理架構

本系統充分整合SCADA系統和電能量采集系統的資源，實現對關口計量裝置的在線監測功能，系統組成見圖1.

圖1 關口電能計量裝置在線監測系統物理架構圖

系統組成具體包括：①現場設備層，由關口計量裝置、采集裝置組成，用于采集變電站各關口線路的電能量數據。②通信層，用于實現采集裝置與主站的通信網絡，一般通過電力調度數據網實現現場與主站層的通信。③主站層，主要由采集服務器、數據庫服務器、接口服務器、計量裝置在線監測服務器、工作站、GPS時鐘組成。其中，采集服務器用于采集關口計量裝置的電能量相關數據；數據庫服務器用于存儲相關的負荷、電量、異常事件等數據；接口服務器在電能量采集系統中集成SCADA系統所采集的各線路高密度電壓、電流、功率等負荷數據；計量裝置在線監測服務器通過監測關口計量裝置負荷數據、電量數據，異常事件，同時與SCADA系統共享的數據做積分電量比對，實現對現場計量裝置狀態的在線監測。

3 系統特點

3.1 計量裝置異常分析判斷

計量裝置異常分析判斷主要包括計量異常分析、電量異常分析等功能，電能量采集系統采集計量裝置負荷、電量、電能示值和異常事件等數據，利用專家庫中指定的規則對異常或故障進行快速判斷。

3.2 豐富的異常指標專家庫

異常指標專家庫包括對計量異常事件的定義和報警判斷的標準，可以實現對各種計量裝置運行異常的智能診斷和分析，為計量裝置在線監測提供數據支撐和監控手段。

3.3 可視化展示異常事件

當用戶登錄到該系統后，首頁顯示的圖形報警功能為用戶提供表計故障的直觀瀏覽，能第一時間發現表計存在的問題并及時處理異常事件。

4 計量裝置在線監測系統功能實現

計量裝置在線監測系統可以實現計量裝置異常分析、誤差分析、各類事件分析和在線監測功能，并為計量設備運行質量評價提供統計數據。通過整合SCADA系統與電能量采集系統，可對計量裝置誤差、故障、接線錯誤、失壓、失流、二次回路故障等異常及時報警，有效降低計量裝置故障持續時間。

4.1 計量異常監測

本功能主要通過電能量采集系統中的前置采集服務，采集關口電能表的相關負荷、表碼、異常事件，所識別判斷的異常事件包含如下：①電量異常事件包括電能表示值不平、電能表飛走、電能表倒走、電能表停走、電量為零但功率不為零、有功電量少于無供電量；②電壓電流異常包括電壓失壓斷相、電壓越限、電壓不平衡、電流失流、電流不平衡；③時鐘異常包括電能表時鐘異常，與標準時鐘偏差超閾值；④接線異常包括反向電量異常、相序異常、潮流反向；⑤CT二次回路異常，包括CT二次回路短路、開路。

4.2 積分電量計算與比對

4.2.1 積分電量計算

電能量采集系統通過接口服務器集成SCADA系統分鐘密度的實時功率數據，采用功率積分法的方式來計算積分電量。根據公式電量=有功功率×時間，即瞬時電量等于瞬時功率乘以該功率的持續時間值。將各瞬時電量相加，就可得到即可獲得高峰、腰荷、低谷等各時段的積分電量。

4.2.2 計量比對

電能量采集系統實現了對關口電能表電量數據的采集、存儲、計算，利用積分電量和所采集的表底電量進行綜合比較，比對值超過系統設定的閾值時，系統發出告警，并通過Web主界面發送告警故障點給相關人員。

4.3 計量裝置在線監測系統異常判別流程

關口電能計量裝置在線監測系統工作流程見圖2.

圖2 關口電能計量裝置在線監測系統工作流程圖

5 實踐應用

文章研究設計成果在國網湖北咸寧供電公司進行了以下實踐應用：①電能量采集系統與SCADA系統通過防火墻連接，并通過104規約接收SCADA按照一定間隔的負荷數據；②電能量采集系統采集現場關口計量裝置的異常事件，并進行報警；③電能量采集系統開發電量積分比對功能，計算積分電量，供后續電量比對分析用；④電能量采集系統中可視化展示各類異常報警事件。通過現場實際應用取得了較好的經濟效益，降低了計量裝置現場校驗的維護成本，顯著縮短了計量裝置故障的排除時間，減少電量計量意外損失，提高了系統的穩定性和可用性。

6 結束語

本文介紹了一種計量裝置在線監測系統，充分整合利用SCADA系統和電能量采集系統的數據，在不額外增加硬件裝置的前提下，采集并分析多維度計量裝置運行數據，評估計量裝置健康程度，最終實現了計量裝置可靠運行的目標。該系統有助于關口計量裝置檢定從傳統方式向優化決策轉變，及時發現關口計量裝置可能存在的故障隱患，提高了關口電能表的維護效率，顯著提高了關口電能計量裝置在線監測的自動化、智能化管理水平。

［1］陸祖良.關于電能表現場檢定的討論［J］.電測與儀表，2011，48（1）：1-4.

［2］錢斌，肖勇，林偉斌，等.關口電能表遠程在線校驗方法及其技術實現［J］.電測與儀表，2017，54（18）：101-106.

［3］章奕.變電所電能表遠程比對系統開發及實用化進程［J］.上海電力學院學報，2011，27（3）：214-218.

［4］朱佳，杜豐夷，謝洪云.宜昌供電公司電量追補比對系統建設初探［J］.中國科技信息，2012（12）：54-55.

［5］何喜玲，韓婷，杜佳.變電所電量對比系統分析［J］.現代電子技術，2016，39（12）：41-44.

2095－6835（2019）03－0112－02

TM933.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.112

馮超（1980—），男，中級工程師，從事調度自動化運維工作。

〔編輯：嚴麗琴〕