智能高壓電能表原理及應(yīng)用淺析

四川能投水電集團(tuán)永安電力公司 蔣成永

摘要：隨著微電子和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們開始考慮取消高壓互感器，讓電子裝置直接對高壓電能進(jìn)行計量，從而實(shí)現(xiàn)高壓電能計量的高精度化、裝置小型化，達(dá)到提高精度、節(jié)省材料、防錯誤接線、防竊電的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高壓;電能表;應(yīng)用

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，是國家電網(wǎng)公司的目標(biāo)，也是電力企業(yè)的發(fā)展方向。所滑智能，就是在電源側(cè)(也就是供電方)充分發(fā)揮微電子技術(shù)和計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，在電網(wǎng)的計量、測量、控制實(shí)現(xiàn)智能化，最大限度減少人的實(shí)際現(xiàn)場操作，準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的最大效益而減少人力成本。

高壓電能表屬于智能電能表，是直接接入10kV高壓線路的新型電子式電能表，融合了電子式百感器技術(shù)、高壓取樣、電子雙向計量、光纖通信、無線通信等多項(xiàng)尖端科技。除了實(shí)現(xiàn)配電線路的準(zhǔn)確計量，優(yōu)化線損管理外，還能大量減少銅材、鐵材的使用，有效降低表計本身的鐵耗、銅耗及自身功耗，并降低線路因鐵芯互感器(感性負(fù)載)接入引發(fā)的安全事故率。另外，由于計量單元處于高壓側(cè)，常規(guī)低壓竊電手段難以實(shí)施，因此該表具有卓越的防竊電性能。同時，在功能上完全滿足國家電網(wǎng)公司有關(guān)智能電能表的最新功能規(guī)范要求，可以無縫接人現(xiàn)有電能信息采集系統(tǒng)，其0.2S級的整體電能計量準(zhǔn)確度，將高壓電能計量準(zhǔn)確水平提高到一個新的檔次。其0.2級電壓、電流、功率等瞬時電量的計量準(zhǔn)確度，使得高壓電能表可以在配網(wǎng)線路監(jiān)測等領(lǐng)域拓展出更多的應(yīng)用，其通信模塊可現(xiàn)場帶電更換功能，使得系統(tǒng)維護(hù)工作變得簡單易行，其-40cC—60"C的極限工作溫度范圍，使得產(chǎn)品能夠適應(yīng)嚴(yán)酷的戶外工作環(huán)境，同時，安裝和運(yùn)輸非常方便。

國外對高壓表的研究從最早的1973年德國PTB研究院開始，國內(nèi)最早為2001年。現(xiàn)在，高壓表計量標(biāo)準(zhǔn)裝置、現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置也相繼研制成功，國家檢定規(guī)程也即將出臺，可正式替代傳統(tǒng)高壓計量裝置作為大用戶貿(mào)易結(jié)算使用。國網(wǎng)、南網(wǎng)公司近年也紛紛推動高壓表的試點(diǎn)項(xiàng)目。

一、高壓表的結(jié)構(gòu)原理

目前，高壓表主要分電子式互感器和弱輸出電磁式組合式互感器方式兩種。由于屯子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性遠(yuǎn)不如電磁式組合互感器，所以目前主流的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為弱輸出電磁式組合式互感器內(nèi)嵌電子計量模塊的方式。

原理說明：高壓表工作時，高壓側(cè)的電壓、電流經(jīng)過高壓互感器后，變成兩組相互隔離的三相弱輸出電壓、電流采樣信號。兩組獨(dú)立的采樣通道的采樣信號通過濾波處理后分別送入兩個獨(dú)立的三相計量芯片進(jìn)行單獨(dú)計量。高壓表默認(rèn)采樣通道1為主計量通道，當(dāng)檢測到通道1計量故障時，馬上切換到計量通道2上進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，實(shí)現(xiàn)雙通道熱備份計量。

圖中32位嵌入式ARM處理器用于分日、計費(fèi)和處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，通過串行接口將專用電能芯片的數(shù)據(jù)讀出，并根據(jù)預(yù)先沒定的時段完成分時有功電能計量和最大需量計量功能，根據(jù)需要保存各項(xiàng)數(shù)據(jù)，完成zigbee及RS485的通訊傳輸、運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測等，并記錄存儲各種用電數(shù)據(jù)。

二、高壓表的應(yīng)用

高壓表作為一種可以直接接入10kV配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高壓電能量計量的三相多功能電能表，在10kV配網(wǎng)線路上應(yīng)用廣泛。

1、可用于專變用戶電能計量計費(fèi)，線路線損考核電能計量，聯(lián)絡(luò)線電能計量等戶外計量場合。

2、安裝在計量柜、環(huán)網(wǎng)柜、進(jìn)線桓等柜體內(nèi)，用于專變用戶電能計量計費(fèi)，或者為環(huán)網(wǎng)柜、進(jìn)線柜增加環(huán)網(wǎng)電能計量功能。

三、高壓表如何接入現(xiàn)有的計量系統(tǒng)

1、對于無安裟大用戶終端的場合，可安裝顯示終端，通過顯示終端的GPRS等無線通道接入現(xiàn)有主站。

2、對于已經(jīng)安裝大用戶終端的場合，可安裝通信轉(zhuǎn)換終端，轉(zhuǎn)換終端將ZigBed無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS485數(shù)據(jù)，RS485數(shù)據(jù)接入原大用戶終端即可接入現(xiàn)有系統(tǒng)。

四、高壓表的檢定

高壓表檢定裝置的主要原理一種是通過隔離升壓、升流器把低壓三相功率源的電壓電流升到10kV和相應(yīng)的電流值，再通過標(biāo)準(zhǔn)的10kV電壓、電流互感器把信號接到三相多功能標(biāo)準(zhǔn)表上，通過比對高壓表和標(biāo)準(zhǔn)表的脈沖數(shù)據(jù)來測量誤差。另一種是傳感整體檢定技術(shù)，對高壓表直接施加10kV電壓，整體校驗(yàn)裝置直接測量出高壓電能計量裝置的誤差。目前，高壓表的檢定規(guī)程和國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺，其使用已經(jīng)不存在非技術(shù)障礙。

五、高壓表的經(jīng)濟(jì)效益及特點(diǎn)

1、工作在高壓側(cè)，安裝在用戶進(jìn)線的分界處，使電能計量設(shè)備資產(chǎn)的歸屬與管理區(qū)域明確化。

2、體積小，重量輕，運(yùn)行功耗小(整體功耗低于5W)，節(jié)省原材料。

3、可以整體檢定誤差，具有準(zhǔn)確度等級，最高精度可達(dá)0.2S級，符合計量法公平、公正、公開的原則。

4、無二次線輸出，接紱簡單方便，竊電無處下手。

5、高壓表替換現(xiàn)有的高壓計量裝置進(jìn)行貿(mào)易計算，將每年節(jié)省互感器的耗能6億千瓦時(以10 kV互感器的平均功耗62瓦計算)，消除每年200億千瓦時的貿(mào)易誤差(以每年4萬億千瓦時發(fā)電量計算)，同時為國家有關(guān)部門和電網(wǎng)公司提供準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，為提高能源輸送效率做出很大的貢獻(xiàn)。

6、據(jù)統(tǒng)計，目前10kV線路平均線損在6%左右，每年損失將近400億，把高壓表應(yīng)用于10kV線路防竊電監(jiān)測和精細(xì)線損管理，可使線路線損降低到理論線損值，每年可減少數(shù)百億損失。