關于火電廠電量計費系統改造與應用

張 淵

（大唐國際發電股份有限公司張家口發電廠，河北 張家口 075133）

引言

隨著電力市場改革的不斷深入，電力市場主體對其相應的電量計費及電費結算有了新要求，其中市場主體應具備計費數據遠傳功能，自動抄表能力，保證電量計費數據的完整性、準確性，主、副表計費數據一致性等要求[1]。為了對上網電量進行精確計算，從而適應電力市場現代化營銷的工作需要，提高電能量遠程采集、傳遞的準確性，減少企業不必要的經濟損失，張家口發電廠建立起由電度表、電能量遠方終端、電廠子站和通信系統組成的電量計費系統。

1 市場相應要求

按照《京津唐電網電力中長期交易規則》（華北監能市場[2020]221 號）要求，需完成以下工作：

1）增強發電企業關口表電能量實時采集及計費系統的運行能力，能夠連續精確計量電力交易量，做好分析、匯總工作。

2）實現對電能質量的有效監測，對電壓、電流、頻率、波形、脈沖、有功和無功等關鍵性數據實現自動化計量。

3）計量裝置需定期進行校驗，對于校驗不合格或者超過檢驗周期仍使用的計量裝置，需進行更換或者檢定合格后再投入使用[2]。

4）主、副表計應安裝在同一計量點，其型號、規格、精度應保持完全一致。

2 電度表改造與應用

張家口發電廠電量計費系統是由89 塊電度表（其中有500 kV 沙南一線、沙南二線、萬沙線、220 kV沙閻一線、旁路2 246、1-8 號主變為關口計量點按1＋1 配置；其余4 回起備變高壓側、220 kV 2 號聯變、500 kV 2 號聯變、8 臺發電機出口、髙廠變、勵磁變考核表計按1＋1 配置；2 回脫硫變、35 kV 聯變表計按1＋0 配置）；一一對應的計量用電流互感器和電壓互感器及其二次回路；網控主、備采集器、二期主、備采集器、電廠主、備子站及其采集數據網絡連接回路組成。

2.1 電度表相關參數

原電度表采用三相三線DSSD847-F4 型三相電子式復費率電度表，具體參數如下：參比電壓Un=3×100 V、額定電流In=3×1.5 A（最大電流為6 A）、有功脈沖常數12800imp/kWh、無功脈沖常數12800imp/kvarh。由于電度表常數不同，在電能計量中記錄相同的電能，常數小的電能表脈沖個數少，采集電量所需時間較長，常數大的電能表脈沖個數多，采集電量所需時間短。原有的電度表由于脈沖常數較小，無法滿足生產實時數據傳輸要求。此次更換的電度表型號為三相三線DSZ747 型，參數如下：參比電壓Un=3×100 V、額定電流In=3×1.5 A（最大電流為6 A）、有功脈沖常數20 000 imp/kWh、無功脈沖常數20 000 imp/kvarh。

脈沖電度表的主要作用就是將用電量（電度量）輸入到電站的自動化系統中，以便后續的分析使用[3]。一般的電度表計量電量采用脈沖法，脈沖電度表就是在普通的電度表上增加感應式或光電式脈沖頭，在電度表運行過程中，每轉動一次，送出一定數量的脈沖，而控制系統則對脈沖信號進行計數，取得累積值，并根據電度表對應的參數反推出所消耗的電量[4]。具體原理見圖1。

計算電度表消耗電量Q（kWh）公式如式（1）：

式中：MD為所求的累積脈沖數；KM為電度表每旋轉一次所發出的脈沖數；ND為每度的盤轉數；nv為電壓互感器變比；ni為電流互感器變比。

2.2 電度表實際應用

DSZ747 型三相三線智能電度表采用大規模集成電路，應用數字采樣處理技術及SMT 工藝，根據電廠用戶實際用電狀況所設計制造的儀表。

DSZ747 型三相三線智能電度表主要由三相電源Ua、Ub、Uc供電，電流連接Ia、Ic兩相，電度表采集數據后通過RS485 串口傳輸到EDAD2001-C 型電能數據綜合采集裝置以便運行人員抄表記錄?？梢燥@示兩相電流、三相電壓，計量有功、無功電能量，并能顯示存儲和輸出數據[5]。DSZ747 型三相三線智能電度表工作原理見圖2。

DSZ747 型三相三線智能電度表除了電能計量功能以外，還有諸多基本輔助服務功能，如下：

1）最大需量記錄功能就是在一定的計費時間內，記錄下該時間段內最大功率的周期及其相關信息。需量周期就是測量平均功率的連續相等的時間間隔，可以靈活設定，如5 min，10 min，15 min 等，結算則設定在每月初的第一到第三個工作日，在相應的結算日對記錄的電能需量進行轉存，并對上月的數據進行清零。

2）復費率功能對應的交易年、月、日內等不同的時段進行設定，其中日內時段最為關鍵，可以根據分時段合同所簽訂的峰、平、谷等電價進行對應的設定，用1、2、3、4 表示，通常對應尖費率、峰費率、平費率、谷費率，此功能將大量減少后續統計計算環節，避免人為原因導致的費率計算錯誤等問題。同時還可以按照法定節假日、周末等進行分類設定，更好地分析典型日期所對應的電量電費問題。

3）電度表可設定電壓電流運行正常范圍，當電壓或電流低于某設定特定值，判定為斷相問題，并記錄A、B、C 相的斷相開始及結束時間，同樣電度表也具備對失壓、失流等問題進行記錄，對輸電暫態過程起到保護、提示作用。

4）該電度表還有著停電防護功能，在斷電后的三天內，能夠自動啟動換醒功能，可以不限次數查看表上內容，保證電量計費的完整可靠性。同時還可以對發電負荷進行記錄，顯示實際負荷曲線，更容易分析當日的負荷跟蹤效果。

我們在機組檢修時對電量計費系統中所用電度表進行虛負荷校驗工作，具體校驗方法如下：

1）外觀檢查；

2）交流電壓試驗（首次校驗的電能表進行50 Hz的交流電壓試驗）；

3）潛動試驗：試驗時，電流線路不加電流，電壓線路加115%的參比電壓，cosΦ=1，試驗最短時間（min）：

式中：C 為電能表輸出單元發出的脈沖數，imp/kWh或imp/kVarh；Un為參比電壓，V；Imax為最大電流，A；M為系數，對單相電能表M=1，對三相四線電能表M=3，對三相三線電能表。

4）起動試驗：電壓加參比電壓Un，cosΦ=1，電流升至起動電流，起動時限tQ（min）:

式中：IQ為起動電流，A。

5）基本誤差檢定：在機組停機情況下，利用TD4530 校驗裝置生成100 V 電壓通入電度表，通過逐次減小負載電流和改變功率因數的情況下測量基本誤差。

6）結果處理：對測量數據進行修約，將電度表相對誤差修約為修約間隔的整數倍。

7）校驗證書：對于校驗合格的電度表，粘貼合格證，并注明校驗日期和下次校驗日期，保證在校驗周期內使用。

3 電量計費系統組成情況

電量計費系統指利用計算機、通訊和數據采集等技術，將現場自動采集到的計量點數據進行傳輸、統計、分析。該系統屬于非實時系統，電量數據通過交換機每5 min 累計上傳至計費子站，關系著張家口發電廠電力系統生產、輸送、分配各個環節的安全可靠。

3.1 電量計費系統拓撲圖（見下頁圖3）

3.2 電量計費系統組成部分

張家口發電廠電量計費系統由計費主、備子站、主、備采集裝置（EDAD2001-C 型電能數據綜合采集裝置）、電度表（根據現場實際情況裝設有：ACE8000多功能智能型電能表、SL7000 智能型電能表、DSZ747三相智能電度表）、變電站PT 端子箱空開、交換機、通訊系統組成，其中通訊系統包括光電轉換器、光纖終端盒、光纖跳線和通訊電纜等。

3.3 電量計費系統日常維護

1）每日在電廠計費子站檢查各電度主、備表5 min 的電量是否采集異常。

2）每日在24：00 前檢查各關口電度主、備表5 min 的電量是否采集異常，如發現異常需在當天24：00 前處理完畢。

3）每日在電廠計費子站生成一期電量計費報表、二期電量計費報表、線路電量計費報表，用傳真的方式發送給電廠計劃營銷部。

4）檢查各計費報表的正確性，尤其是要檢查各關口電度表計量數據的正確性，如果各關口電度表計量數據有異常，要及時查明數據異常的原因并進行處理，需要用備表補電量的在電廠計費子站進行補電量維護工作。

5）檢查線路計費報表的正確性，如果發現沙島一線、沙島二線、沙閆二線、35 kV 聯變等廢棄線路電度表有電量出現的情況發生時，需在計費子站表碼維護中修改零點電量窗口值，然后重新計算相對應的電量窗口值。

4 電量計費系統應用的幾點改進

1）水晶頭金屬片存在氧化問題，需更換同型號新水晶頭后用網線檢測儀對網線進行信號核對，信號傳輸率達100%方可接進系統。

2）光纖跳線彎曲半徑小，需修復折痕包裹絕緣膠帶定型，大圈纏繞跳線后用扎帶整理捆綁整齊，通過打光利用光通道原理檢查跳線光信號傳遞。

3）通訊電纜屏蔽層未接地，需找一根線芯一致帶有專用接地線的電纜，更換電纜并將接地線與接地網連接，從而不受外界電磁干擾。

通過日常檢查維護發現，以上改進措施在電量計費系統中起到關鍵作用。

5 結語

隨著新一輪電力體制改革，本系統能夠安全可靠全面地提供電量電費數據，滿足電力市場供電側、輸電側及用電側等市場主體對電量計費的公平完整等要求。系統擁有強大功能，不僅能準確完成電量采集及計費功能，還可以設定不同時段進行計費，大大減輕了計劃、調度、營銷的工作量，及時發現用電異常等情況，能夠為各方提供科學嚴謹的決策依據，節約企業人力物力成本，提高工作效率及科技含量，為電力市場進一步開展做了充分的準備。