10kV高壓線路電能計量方法技術(shù)探討

摘 要：介紹10kV高壓線路傳統(tǒng)電能計量方法的原理，詳細描述10kV線路高壓電能表計量的原理，并探討兩種不同計量方法的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：10kV線路;電能計量;計量裝置;高壓電能表

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.191

1 傳統(tǒng)10kV計量裝置

1.1 傳統(tǒng)計量裝置概述

我國配電網(wǎng)主要采用中性點絕緣10kV線路，計量點統(tǒng)一于10kV高壓側(cè)。計量采用“高壓電壓互感器+高壓電流互感器+多功能電能表”組成的電能計量裝置構(gòu)成，裝置的整體計量誤差與電流、電壓互感器的準(zhǔn)確度、接線方式（TV二次壓降）及電能表的準(zhǔn)確度有關(guān)。

1.2 傳統(tǒng)電能計量裝置存在的主要問題

1.2.1 高低壓之間絕緣要求帶來的問題

由于低壓電能表與高壓系統(tǒng)通過電壓、電流互感器實現(xiàn)隔離，所以必須使用有效的絕緣方法和材料實現(xiàn)一、二次之間的電氣絕緣。 由此帶來了如下幾點問題：

（1）互感器體積大和絕緣材料的大量消耗。高壓電壓、電流互感器，為保證絕緣要求而采用大窗口鐵芯，導(dǎo)致互感器體積大;絕緣介質(zhì)采用絕緣紙、漆、膠帶或者絕緣油，體積大需要使用較多的絕緣介質(zhì)和繞組需要大量的銅導(dǎo)線。

（2）絕緣技術(shù)自身帶來的安全問題。傳統(tǒng)高壓電壓、電流互感器采用電磁測量技術(shù)，往往存在鐵磁諧振隱患，也將會影響電力系統(tǒng)的安全運行。

（3）高壓電流互感器無法在線檢定。高壓下對電流互感器在線檢測的成本太高，電力系統(tǒng)不得不在離線或者停電狀態(tài)下對電流互感器進行校驗來替代，這樣就與實際帶負荷運行時存在計量誤差。

1.2.2 無法標(biāo)定裝置整體準(zhǔn)確度等級

傳統(tǒng)計量裝置的綜合誤差包括三大部分：電壓、電流互感器的合成誤差、PT二次壓降和電能表的誤差。傳統(tǒng)方法只能對上述各環(huán)節(jié)單獨進行測試，無法標(biāo)定整個計量裝置的準(zhǔn)確度等級，電壓、電流互感器單獨進行誤差測試時一般不考慮實際負載，在實驗室檢定過程中只施加其設(shè)計負荷進行測試，運行過程中實際二次負荷變化大，是影響電壓、電流互感器誤差的最主要因素。

1.2.3 計量系統(tǒng)可靠性問題

傳統(tǒng)計量裝置由多個環(huán)節(jié)構(gòu)成，其工作可靠性容易受到較多因素的影響。目前出現(xiàn)比較多的情況是PT失壓引起計量系統(tǒng)癱瘓，造成大量的電力損失，難以對漏計的電量進行糾錯和追補。

1.2.4 鐵磁諧振給系統(tǒng)帶來安全隱患

傳統(tǒng)計量裝置中的電壓互感器在10kV中性點不接地（或小電流接地）系統(tǒng)運行時，容易誘發(fā)鐵磁諧振而發(fā)生諧振過電壓，造成開關(guān)設(shè)備、電壓互感器、避雷器等設(shè)備損壞，引起繼電保護與自動裝置誤動作，甚至誘發(fā)電力事故。鐵磁諧振是電力系統(tǒng)安全運行的一大隱患。

2 高壓電能表

2.1 高壓電能表概述

高壓電能表突破了傳統(tǒng)的“電磁式傳感取樣+低壓三相電能計量”技術(shù)路線，將高壓一次側(cè)和二次側(cè)相融合，形成高壓電能整體直接計量方案，對高壓電能計量系統(tǒng)的整體計量準(zhǔn)確度等級進行標(biāo)定。

針對10kV配電網(wǎng)戶外的電能計量，高壓電能表采用非傳統(tǒng)互感器技術(shù)及超低功耗大規(guī)模集成電路技術(shù)。高壓電能表將電壓采樣、電流采樣及電能計量全部集成于高壓側(cè)的表體之中，一體化程度高，其主要優(yōu)點有：

（1）實現(xiàn)了高壓計量系統(tǒng)整體精度標(biāo)定，計量精度高。

（2）電能計量、數(shù)據(jù)存儲均在高壓側(cè)完成，防竊電性能優(yōu)越。

（3）在實現(xiàn)準(zhǔn)確計量的同時，減少銅材、鐵材的使用，從而大量減少銅損，鐵損和自身損耗，可以大大降低線路因鐵芯互感器易出現(xiàn)鐵磁諧振故障的事故率。

（4）高壓側(cè)的表體完成了電能計量的所有功能，采用無線方式與低壓進行通訊，沒有二次連線，大大降低了現(xiàn)場作業(yè)難度和接線錯誤率。

（5）低壓終端使用國網(wǎng)集中器（下行采用微功率無線通訊模塊）便可以實現(xiàn)與高壓表體的通訊，將數(shù)據(jù)本地顯示并遠傳。高壓表體與低壓終端之間采用無線通訊，有效距離達到100m，終端安裝位置靈活。

2.2 工作原理

產(chǎn)品工作原理如圖1所示。2支電壓傳感器分別跨接在AB和CB相間，通過電壓傳感器可以分別獲得AB和CB的線電壓信號uAB、uCB。分別將A相母線和C相母線穿過位于高壓表體兩側(cè)的穿心CT，獲得兩相電流iA、iC。采樣的電壓、電流信號送至位于A相和C相的計量電路，計量電路通過絕緣的通訊方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。通過兩表法計算得到總功率：，對時間積分后便可獲得電能。電能的計量、處理、存儲全部在10kV高壓側(cè)完成。

3 結(jié)語

詳細介紹了10kV高壓線路傳統(tǒng)計量方式的原理及存在的問題、高壓電能表計量方式的原理及優(yōu)點。對兩種計量方式進行了對比，高壓電能表計量方式在計量準(zhǔn)確性、安全性、可靠性及使用便利性方面都有明顯優(yōu)勢。

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作者簡介：劉飛翔（1985-），男，湖北洪湖人，本科，助理工程師，主要從事交流電能計量、直流電能計量相關(guān)的計量技術(shù)工作。