張宇輝 馬薇 馬成 劉巖

國網(wǎng)遼陽供電公司, 遼寧 遼陽 111000

智能變電站的幾種計量系統(tǒng)方案設計

張宇輝 馬薇 馬成 劉巖

國網(wǎng)遼陽供電公司, 遼寧 遼陽 111000

分析了智能變電站對傳統(tǒng)計量系統(tǒng)的影響，提出了智能變電站計量系統(tǒng)的幾種設計方案。通過對三種方案特點的分析對各方案的適用性給出建議。

國家電網(wǎng)公司為了使能源安全有保障，對能源的結構和節(jié)能減排進行優(yōu)化，促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展，將服務的水平提高，確立的戰(zhàn)略發(fā)展目標就是建立堅強統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。主要是對發(fā)電、輸電、變電、配電、用戶和調(diào)度進行完善，使建立的智能電網(wǎng)更加的堅強、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、友好。

1 智能變電站的概述

智能電網(wǎng)建設的一個重點就是智能化變電站，主要是為了提供標準、可靠的節(jié)點支撐給智能電網(wǎng)。統(tǒng)一采集全國運行的數(shù)據(jù)、共享實時信息、實時控制和智能的調(diào)節(jié)電網(wǎng)，對安全穩(wěn)定運行和各種高級的應用各級電網(wǎng)提供了一定的支撐，使設備信息和運行維護策略與電力調(diào)度共享和互動更加的全面，綜合優(yōu)化管理其全壽命周期。

2 智能化對站內(nèi)計量系統(tǒng)的影響

2.1 智能化的優(yōu)勢

智能變電站的電子式互感器會提供電壓、電流、有功、無功等測量的信息。電子式互感器傳送的是不會受到負載影響的數(shù)字信號，只要選擇恰當?shù)挠嬎憔?，純計算的?shù)字值不會給計量表帶來誤差。智能變電站中智能電表的借口字物理和鏈路上和電子互感器使用了高速光纖以太網(wǎng)，使傳統(tǒng)二次回路中的各種損耗降低了，進而只有電子式互感器決定計量系統(tǒng)的誤差，從很大程度上使系統(tǒng)的誤差降低。

2.2 智能化的劣勢

1)計量精度要求

由于羅氏線圈型電流互感器在小數(shù)值下轉變的精度較差，羅氏線圈型電流互感器不能滿足電能量計量裝置0.2s的精度。

2)要求較高的采樣率

智能電表獲是從合并單元得到采樣數(shù)據(jù)的，而采樣的頻率應該是192點/周波，可是保護和測控需要的采樣頻率是48點/周波。在智能變電站中，二次設備獲得采樣數(shù)據(jù)都是來自于合并單元，可是相同的數(shù)據(jù)元需要的采樣頻率是不同的。

3)檢定計量裝置

智能變電站的電子式互感器在二次回路中傳輸數(shù)字信號，不是模擬信號，所以傳統(tǒng)的儀器不能直接檢測誤差。同時就不能合理和合法的對關口計量點的電子式互感器進行溯源檢定。

3 智能變電站的計量系統(tǒng)方案設計

3.1 第一方案

智能變電站的每一個安裝單位都有智能電表，電能表遵守的協(xié)議是IEC61850－9－2，在接收合并單元輸出信號時是通過過程層的SV網(wǎng)，然后將電壓、電流的采樣值、采樣的頻率等解析出來，接著使用高性能的DSP將電網(wǎng)的參數(shù)和電量的數(shù)據(jù)計算出來。如果智能電表接入的是過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為關口計量點；如果智能電表將負荷均分最為原則接入過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為考核核算的計量點。

智能電表通過RS485串口方式將計算出來的電量信息以DL/T 645規(guī)約傳輸給電能量的遠方終端，接著經(jīng)過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道以IEC60870-5-102規(guī)約傳送給電能量計量系統(tǒng)的主站。

3.2 第二方案

這個方案和第一種方案相似，不同的是電量數(shù)據(jù)接入站控層MMS網(wǎng)時通過的是以太網(wǎng)口,設立獨立的電能量遠方終端與站控層的以太網(wǎng)上,這個裝置以IEC61850－8－1協(xié)議可以獲得各間隔智能電表的信息通過的是站控層的MMS網(wǎng)絡,同時以IEC60870-5-102規(guī)約將信息傳輸給調(diào)度端電能量計量系統(tǒng)的主站,其通道就是調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。如果智能電表接入的是過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為關口計量點；如果智能電表將負荷均分最為原則接入過程層的SV雙網(wǎng)，則是作為考核核算的計量點。

3.3 第三方案

將單獨的電能量計量表計取消，安裝電能量的計量插件與過程層中的保護測控一體戶裝置。而保護測控一體化裝置可以得到合并單元上傳的信息，主要是通過過程層的SV網(wǎng)，以IEC61850－9－2為協(xié)議，接著計量插件就能將電壓、采樣頻率、電流采樣值等信息解析出來。主要是通過以太網(wǎng)口接入站控層的MMS雙網(wǎng)對測控一體化裝置上的信息進行保護。

設置一臺電能量計量裝置于站控層的MMS網(wǎng)上，這個裝置不同于傳統(tǒng)的電能量遠方終端，另外還可以處理計算和傳送電能量數(shù)據(jù)。電能量計量裝置可以將保護測控一體化裝置傳輸?shù)牟蓸又敌畔@取，主要是通過站控層的MMS網(wǎng)，以IEC61850－8－1為協(xié)議，接著計算這些信息，進而獲得有用的電能量信息，然后傳送這些信息到調(diào)度端的電能量計量系統(tǒng)的主站，以IEC60870-5-102為規(guī)約。

3.4 方案比較

方案一所采用的電能量信息的傳送方式為傳統(tǒng)的被動式，當計量主站系統(tǒng)需要電量信息時，下發(fā)一條命令要電量信息，然后采集器才會傳送電量信息給主站端。其優(yōu)勢在于不會影響站控層網(wǎng)絡的信息流量,使站控層交換機的數(shù)量和網(wǎng)絡的借口減少了。

第二個方案將傳送方式有傳統(tǒng)的被動轉變?yōu)橹鲃?。電能量遠方的終端會通過網(wǎng)絡主動的定期發(fā)送電能量的信息給計量主站的系統(tǒng)?？墒侨绻泻芏嗟闹悄茈姳?這種方式可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)流量擁塞的現(xiàn)象。為了避免電能量信息對站控層網(wǎng)絡流量的影響，可將間隔的時間適當?shù)脑O置長一些。

方案三可以更好的實現(xiàn)智能變電站系統(tǒng)分層、集中處理的理念，并且簡化設計。但由于計量裝置具有特殊性，與電網(wǎng)營銷和運行考核密切相關，關系到供用電各方的經(jīng)濟利益和電網(wǎng)運行的經(jīng)濟指標。按照計量法規(guī)的要求，電能表的選用應有鑒定證書，執(zhí)行許可證制度。而且采用在保護測控裝置內(nèi)設計量插件的方式，其校驗和現(xiàn)場檢驗的標準，以及財務合法性現(xiàn)階段尚很難實現(xiàn)。

根據(jù)以上分析，現(xiàn)階段的樞紐智能變電站推薦采用方案二，在投資較小的終端變可采用方案一。待智能變電站相關檢測標準、溯源規(guī)程制訂完善，并獲得國家計量部門認可后，可采用方案三。

4 結語

綜上所述，根據(jù)220kV首山智能變電站建設中的具體情況，采用適合的方案對站內(nèi)電能量計量系統(tǒng)進行設計建設。

[1]肖世潔.構建中國智能電網(wǎng)技術思考電力系統(tǒng)自動化, 2009, 33（9）：1-4

[2]欒文鵬.高級量測體系南方電網(wǎng)技術, 2009，3(2)：6-10

[3]趙希才，曹冬明，朱曉彤等.2008年國際大電網(wǎng)會議系列報道——電力系統(tǒng)保護與自動化電力系統(tǒng)自動化,2008, 32(23):1-3

[4]欒文鵬.高級量測體系南方電網(wǎng)技術, 2009，3(2)：6-10

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智能變電站；電子式互感器；電能量計量系統(tǒng)的方案設計；智能電表

10.3969/j.issn.1001-8972.2014.h3.049