張 淵

（大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075133）

引言

隨著電力市場(chǎng)改革的不斷深入，電力市場(chǎng)主體對(duì)其相應(yīng)的電量計(jì)費(fèi)及電費(fèi)結(jié)算有了新要求，其中市場(chǎng)主體應(yīng)具備計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，自動(dòng)抄表能力，保證電量計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性，主、副表計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)一致性等要求[1]。為了對(duì)上網(wǎng)電量進(jìn)行精確計(jì)算，從而適應(yīng)電力市場(chǎng)現(xiàn)代化營(yíng)銷(xiāo)的工作需要，提高電能量遠(yuǎn)程采集、傳遞的準(zhǔn)確性，減少企業(yè)不必要的經(jīng)濟(jì)損失，張家口發(fā)電廠建立起由電度表、電能量遠(yuǎn)方終端、電廠子站和通信系統(tǒng)組成的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

1 市場(chǎng)相應(yīng)要求

按照《京津唐電網(wǎng)電力中長(zhǎng)期交易規(guī)則》（華北監(jiān)能市場(chǎng)[2020]221 號(hào)）要求，需完成以下工作：

1）增強(qiáng)發(fā)電企業(yè)關(guān)口表電能量實(shí)時(shí)采集及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行能力，能夠連續(xù)精確計(jì)量電力交易量，做好分析、匯總工作。

2）實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的有效監(jiān)測(cè)，對(duì)電壓、電流、頻率、波形、脈沖、有功和無(wú)功等關(guān)鍵性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化計(jì)量。

3）計(jì)量裝置需定期進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)于校驗(yàn)不合格或者超過(guò)檢驗(yàn)周期仍使用的計(jì)量裝置，需進(jìn)行更換或者檢定合格后再投入使用[2]。

4）主、副表計(jì)應(yīng)安裝在同一計(jì)量點(diǎn)，其型號(hào)、規(guī)格、精度應(yīng)保持完全一致。

2 電度表改造與應(yīng)用

張家口發(fā)電廠電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是由89 塊電度表（其中有500 kV 沙南一線、沙南二線、萬(wàn)沙線、220 kV沙閻一線、旁路2 246、1-8 號(hào)主變?yōu)殛P(guān)口計(jì)量點(diǎn)按1＋1 配置；其余4 回起備變高壓側(cè)、220 kV 2 號(hào)聯(lián)變、500 kV 2 號(hào)聯(lián)變、8 臺(tái)發(fā)電機(jī)出口、髙廠變、勵(lì)磁變考核表計(jì)按1＋1 配置；2 回脫硫變、35 kV 聯(lián)變表計(jì)按1＋0 配置）；一一對(duì)應(yīng)的計(jì)量用電流互感器和電壓互感器及其二次回路；網(wǎng)控主、備采集器、二期主、備采集器、電廠主、備子站及其采集數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接回路組成。

2.1 電度表相關(guān)參數(shù)

原電度表采用三相三線DSSD847-F4 型三相電子式復(fù)費(fèi)率電度表，具體參數(shù)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(shù)12800imp/kWh、無(wú)功脈沖常數(shù)12800imp/kvarh。由于電度表常數(shù)不同，在電能計(jì)量中記錄相同的電能，常數(shù)小的電能表脈沖個(gè)數(shù)少，采集電量所需時(shí)間較長(zhǎng)，常數(shù)大的電能表脈沖個(gè)數(shù)多，采集電量所需時(shí)間短。原有的電度表由于脈沖常數(shù)較小，無(wú)法滿足生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸要求。此次更換的電度表型號(hào)為三相三線DSZ747 型，參數(shù)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(shù)20 000 imp/kWh、無(wú)功脈沖常數(shù)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(dòng)化系統(tǒng)中，以便后續(xù)的分析使用[3]。一般的電度表計(jì)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(yīng)式或光電式脈沖頭，在電度表運(yùn)行過(guò)程中，每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，送出一定數(shù)量的脈沖，而控制系統(tǒng)則對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，取得累積值，并根據(jù)電度表對(duì)應(yīng)的參數(shù)反推出所消耗的電量[4]。具體原理見(jiàn)圖1。

計(jì)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(shù)；KM為電度表每旋轉(zhuǎn)一次所發(fā)出的脈沖數(shù)；ND為每度的盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)；nv為電壓互感器變比；ni為電流互感器變比。

2.2 電度表實(shí)際應(yīng)用

DSZ747 型三相三線智能電度表采用大規(guī)模集成電路，應(yīng)用數(shù)字采樣處理技術(shù)及SMT 工藝，根據(jù)電廠用戶實(shí)際用電狀況所設(shè)計(jì)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(shù)據(jù)后通過(guò)RS485 串口傳輸?shù)紼DAD2001-C 型電能數(shù)據(jù)綜合采集裝置以便運(yùn)行人員抄表記錄?？梢燥@示兩相電流、三相電壓，計(jì)量有功、無(wú)功電能量，并能顯示存儲(chǔ)和輸出數(shù)據(jù)[5]。DSZ747 型三相三線智能電度表工作原理見(jiàn)圖2。

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

1）最大需量記錄功能就是在一定的計(jì)費(fèi)時(shí)間內(nèi)，記錄下該時(shí)間段內(nèi)最大功率的周期及其相關(guān)信息。需量周期就是測(cè)量平均功率的連續(xù)相等的時(shí)間間隔，可以靈活設(shè)定，如5 min，10 min，15 min 等，結(jié)算則設(shè)定在每月初的第一到第三個(gè)工作日，在相應(yīng)的結(jié)算日對(duì)記錄的電能需量進(jìn)行轉(zhuǎn)存，并對(duì)上月的數(shù)據(jù)進(jìn)行清零。

2）復(fù)費(fèi)率功能對(duì)應(yīng)的交易年、月、日內(nèi)等不同的時(shí)段進(jìn)行設(shè)定，其中日內(nèi)時(shí)段最為關(guān)鍵，可以根據(jù)分時(shí)段合同所簽訂的峰、平、谷等電價(jià)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)定，用1、2、3、4 表示，通常對(duì)應(yīng)尖費(fèi)率、峰費(fèi)率、平費(fèi)率、谷費(fèi)率，此功能將大量減少后續(xù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算環(huán)節(jié)，避免人為原因?qū)е碌馁M(fèi)率計(jì)算錯(cuò)誤等問(wèn)題。同時(shí)還可以按照法定節(jié)假日、周末等進(jìn)行分類(lèi)設(shè)定，更好地分析典型日期所對(duì)應(yīng)的電量電費(fèi)問(wèn)題。

3）電度表可設(shè)定電壓電流運(yùn)行正常范圍，當(dāng)電壓或電流低于某設(shè)定特定值，判定為斷相問(wèn)題，并記錄A、B、C 相的斷相開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間，同樣電度表也具備對(duì)失壓、失流等問(wèn)題進(jìn)行記錄，對(duì)輸電暫態(tài)過(guò)程起到保護(hù)、提示作用。

4）該電度表還有著停電防護(hù)功能，在斷電后的三天內(nèi)，能夠自動(dòng)啟動(dòng)換醒功能，可以不限次數(shù)查看表上內(nèi)容，保證電量計(jì)費(fèi)的完整可靠性。同時(shí)還可以對(duì)發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行記錄，顯示實(shí)際負(fù)荷曲線，更容易分析當(dāng)日的負(fù)荷跟蹤效果。

我們?cè)跈C(jī)組檢修時(shí)對(duì)電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中所用電度表進(jìn)行虛負(fù)荷校驗(yàn)工作，具體校驗(yàn)方法如下：

1）外觀檢查；

2）交流電壓試驗(yàn)（首次校驗(yàn)的電能表進(jìn)行50 Hz的交流電壓試驗(yàn)）；

3）潛動(dòng)試驗(yàn)：試驗(yàn)時(shí)，電流線路不加電流，電壓線路加115%的參比電壓，cosΦ=1，試驗(yàn)最短時(shí)間（min）：

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

4）起動(dòng)試驗(yàn)：電壓加參比電壓Un，cosΦ=1，電流升至起動(dòng)電流，起動(dòng)時(shí)限tQ（min）:

式中：IQ為起動(dòng)電流，A。

5）基本誤差檢定：在機(jī)組停機(jī)情況下，利用TD4530 校驗(yàn)裝置生成100 V 電壓通入電度表，通過(guò)逐次減小負(fù)載電流和改變功率因數(shù)的情況下測(cè)量基本誤差。

6）結(jié)果處理：對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修約，將電度表相對(duì)誤差修約為修約間隔的整數(shù)倍。

7）校驗(yàn)證書(shū)：對(duì)于校驗(yàn)合格的電度表，粘貼合格證，并注明校驗(yàn)日期和下次校驗(yàn)日期，保證在校驗(yàn)周期內(nèi)使用。

3 電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)組成情況

電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)指利用計(jì)算機(jī)、通訊和數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采集到的計(jì)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、統(tǒng)計(jì)、分析。該系統(tǒng)屬于非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，電量數(shù)據(jù)通過(guò)交換機(jī)每5 min 累計(jì)上傳至計(jì)費(fèi)子站，關(guān)系著張家口發(fā)電廠電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送、分配各個(gè)環(huán)節(jié)的安全可靠。

3.1 電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)拓?fù)鋱D（見(jiàn)下頁(yè)圖3）

3.2 電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)組成部分

張家口發(fā)電廠電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)由計(jì)費(fèi)主、備子站、主、備采集裝置（EDAD2001-C 型電能數(shù)據(jù)綜合采集裝置）、電度表（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況裝設(shè)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(kāi)、交換機(jī)、通訊系統(tǒng)組成，其中通訊系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器、光纖終端盒、光纖跳線和通訊電纜等。

3.3 電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)日常維護(hù)

1）每日在電廠計(jì)費(fèi)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(guān)口電度主、備表5 min 的電量是否采集異常，如發(fā)現(xiàn)異常需在當(dāng)天24：00 前處理完畢。

3）每日在電廠計(jì)費(fèi)子站生成一期電量計(jì)費(fèi)報(bào)表、二期電量計(jì)費(fèi)報(bào)表、線路電量計(jì)費(fèi)報(bào)表，用傳真的方式發(fā)送給電廠計(jì)劃營(yíng)銷(xiāo)部。

4）檢查各計(jì)費(fèi)報(bào)表的正確性，尤其是要檢查各關(guān)口電度表計(jì)量數(shù)據(jù)的正確性，如果各關(guān)口電度表計(jì)量數(shù)據(jù)有異常，要及時(shí)查明數(shù)據(jù)異常的原因并進(jìn)行處理，需要用備表補(bǔ)電量的在電廠計(jì)費(fèi)子站進(jìn)行補(bǔ)電量維護(hù)工作。

5）檢查線路計(jì)費(fèi)報(bào)表的正確性，如果發(fā)現(xiàn)沙島一線、沙島二線、沙閆二線、35 kV 聯(lián)變等廢棄線路電度表有電量出現(xiàn)的情況發(fā)生時(shí)，需在計(jì)費(fèi)子站表碼維護(hù)中修改零點(diǎn)電量窗口值，然后重新計(jì)算相對(duì)應(yīng)的電量窗口值。

4 電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用的幾點(diǎn)改進(jìn)

1）水晶頭金屬片存在氧化問(wèn)題，需更換同型號(hào)新水晶頭后用網(wǎng)線檢測(cè)儀對(duì)網(wǎng)線進(jìn)行信號(hào)核對(duì)，信號(hào)傳輸率達(dá)100%方可接進(jìn)系統(tǒng)。

2）光纖跳線彎曲半徑小，需修復(fù)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(guò)打光利用光通道原理檢查跳線光信號(hào)傳遞。

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

通過(guò)日常檢查維護(hù)發(fā)現(xiàn)，以上改進(jìn)措施在電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著新一輪電力體制改革，本系統(tǒng)能夠安全可靠全面地提供電量電費(fèi)數(shù)據(jù)，滿足電力市場(chǎng)供電側(cè)、輸電側(cè)及用電側(cè)等市場(chǎng)主體對(duì)電量計(jì)費(fèi)的公平完整等要求。系統(tǒng)擁有強(qiáng)大功能，不僅能準(zhǔn)確完成電量采集及計(jì)費(fèi)功能，還可以設(shè)定不同時(shí)段進(jìn)行計(jì)費(fèi)，大大減輕了計(jì)劃、調(diào)度、營(yíng)銷(xiāo)的工作量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電異常等情況，能夠?yàn)楦鞣教峁┛茖W(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臎Q策依據(jù)，節(jié)約企業(yè)人力物力成本，提高工作效率及科技含量，為電力市場(chǎng)進(jìn)一步開(kāi)展做了充分的準(zhǔn)備。