箱式變電站低壓配電系統電能表改造

劉立敬

摘? 要：為加強箱式變電站低壓配電系統電能的管理，利用現代電力儀表自動化技術，我單位建立起一套智能電能管理系統。文章主要介紹了該套智能電能管理系統構成、設備選型與分析（電流互感器、聯合接線盒、智能電表等）以及系統的軟件功能。

關鍵詞：箱式變電站;低壓配電;電能管理

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0190-03

Abstract： In order to strengthen the management of electric energy in low voltage distribution system of box substation， a set of intelligent electric energy management system has been established by using modern power instrument automation technology. This paper mainly introduces the structure of the intelligent power management system， the selection and analysis of equipment （current transformer， joint junction box， intelligent meter， etc.） and the software function of the system.

Keywords： box substation; low voltage distribution; power management

前言

隨著我國經濟社會的迅速發展以及電力技術水平的不斷提高，電能管理作為一項重要的工作，常常被納入企事業單位日常工作的考核中。如何監測低壓配電系統的運行參數以及分析低壓系統用電回路的電能能耗情況，這些問題都是擺在電氣設備管理者面前的實際問題。

青島海洋科技館位于山東省青島市市南區魚山路2號，現有兩座箱式變電站，其中單個變電站的實際容量為630kV·A，承擔著整個場館的照明、空調、水泵以及其他用電。該型變電站分為高壓配電、變壓器室以及低壓配電三個部分，具有占地面積小、外觀美觀、經濟適用的特點;其中低壓配電室配電柜為GGD型，原有的計量儀表為機械式指示電能表，沒有通訊功能，只能靠人工巡檢定時記錄電能表數來獲取電能數據，存在工作效率低、數據滯后、無能耗分析等缺點。針對以上問題，根據現場實際情況，我單位對箱式變電站原有低壓配電機械電能表進行智能化改造。

1 系統概述

本次低壓配電機械電能表的改造項目充分利用現代智能儀表、局域網絡和計算機組態技術，構建起一套符合我單位實際的智能電能管理系統。本套系統大致可以分為三個層次，分別為電力參數采集層、局域網絡傳輸層以及服務儲存管理層。在電力參數采集層中，現場智能電能儀表采集箱式變電站的低壓配電系統電力參數，并將電力參數數據按照Modbus協議標準傳輸到串口服務器上;在局域網絡傳輸層中，串口服務器將分散于兩個配電場所的10塊智能電力數字儀表數據通過場館內局域網絡以透明傳輸的方式傳輸，將儀表測量數據存放于服務器中;在服務儲存管理層，利用組態軟件組建一個可監控的電力平臺，實現電力在線運行設備的遠程監控和能耗集中統計與管理。系統網絡拓撲圖如圖1所示。

2 設備選型與分析

根據項目實際，本套系統需要對兩座箱式變電站低壓用電出線回路（共十路）的電能能耗進行測量統計，現需要在低壓系統用電出線處安裝智能電能計量儀表，以此來實現監測功能，由于我單位配電柜柜面上安裝了機械指針的電流表、控制按鈕、信號指示燈等電氣配件，柜面結構布局較緊湊，如果在柜面上開孔安裝智能電能儀表，存在開孔難、布線亂等問題，因此選擇在箱式變電站低壓配電柜旁安裝電能表箱。電表箱內安裝智能電能表、空氣開關、聯合接線盒以及串口服務器等設備，將現場電能表集中在一起，便于今后電能表故障的排查與維護工作。

2.1 電流互感器

在電力系統的中，電流互感器主要用于電能計量以及繼電保護方面，它的作用是將一次大電流按一定比例變為二次標準電流， 有1A和5A兩種規格。（《電流互感器》-GB1208-2016）。

改造前，原有的電流互感器固定于配電柜內的壁板上，與機械指針式電流表以及電能表相連接。在安裝該系統不斷電的情況下，本次改造廢棄原有的固定式電流互感器，選用可帶電操作、安裝簡單的開口式電流互感器，有圓孔型和銅排型兩種規格。電流互感器的量程可以按照低壓斷路器的額定電流進行選型，在容量和傳輸距離上選擇參照表1。

因電能表箱與配電柜內電纜的距離為三米，考慮到準確度和經濟性，選用開口式的電流互感器的規格為300A/5A，0.5級，2.5VA，傳輸電線橫截面積為2.5mm2， 以下為電流互感器二次負荷容量的計算驗證。

電流互感器二次回路阻抗R=

ρ.2L/S=0.0176×6/2.5=0.042Ω（ρ為銅的導電率，ρ=0.0176Ω·mm2/m，L為傳輸長度，S為導線的橫截面積）。

電流互感器二次負荷可以用阻抗Z2（Ω）表示，二次側導線電流為I2。電流互感器二次導線消耗功率與阻抗、電流之間的關系為S=I22*Z2。

該選型互感器的功率S=二次導線消耗的功率+電表的功率=52×0.042+0.05=0.092VA<2.5VA，符合0.5級要求。