电能计量在线监测与远程校准系统的研制 王德林

http://soilog.com 期刊门户-中国快三注册2018/6/25来源:《电力设备》2018年第4期文/王德林 于艳艳
[导读]摘要:电能计量是电价结算的基础,在电能电表的应用下,通过采用在线监测和运程校准系统,可以为电能计量和计价的准确性提供保障。

        (国网辽宁省电力有限公司大连供电公司  116001)
        摘要:电能计量是电价结算的基础,在电能电表的应用下,通过采用在线监测和运程校准系统,可以为电能计量和计价的准确性提供保障。本文将对电能计量在线监测与远程校准系统的研制进行探讨,首先分析了系统需求,进而研究其具体设计方案以及各主要功能模块的实现。
        关键词:电能计量;在线监测;远程校准系统
        前言:
        在智能电网的建设过程中,为满足智能电表的自动化检验需求,需要设计并实现在线监测与远程校准系统,对电能计量设备的运行参数进行自动采集,根据运行状况判断故障问题,并对其进行远程校准处理。该系统集数据采集、信息传输、状态监测以及远程控制等功能于一体,可以充分满足电能计量的各方面需要。有必要对其设计和实现方案进行研究,促进系统的应用推广。
        一、系统需求分析
        随着科学技术的发展,特别是计算机和通讯技术的快速发展,为电能计量装置技术革新提供了有力支持。在国家智能电网的建设过程中,对电能计量装置投入了大量的人力和物力,力求实现自动化运行监测和管理,确保计量结果的准确性。在此需求下,基于智能电表的在线监测和远程校准系统被研发出来,专门用于对电能计量装置进行监测和检验,实现监测、告警、故障处理等一体化管理,降低电能计量运行维护成本,提高维护检修效率。新型电能计量装置在技术水平上已经得到了明显提高,同时也研制出许多应用于电能测量的新型装置,通过与通信装置的配合使用,组建自动化监测和校准系统,能够有效弥补传统电能计量管理的不足,提高智能电网的自动化水平[1]。
        系统需求主要体现在以下几个方面:(1)功能需求,需要实现本地在线监测,利用传感器等装置自动采集计量系统运行参数,同时具备远程通信和遥控功能,能够对本地采集单元的参数进行设置和读取,对采集数据进行统计分析等,并自动记录历史告警结果;(2)性能需求,自动化监测和校准系统要具备较高的运行稳定性,灵敏度要符合要求,当出现运行异常时,要及时发出告警。在外还要保证通信系统的畅通,实现实施数据传输,为远程操作提供支持[2]。
        二、电能计量在线监测与远程校准系统的设计方案
        (一)总体设计
        目前投入使用的电能表检测装置功能较为完备,显示能力明显提高,但多用于电能表的出厂前检测,对已安装电能表仍采用现场校验仪进行检测,日常维护和故障维修工作量较大。为解决这一问题,实现电能表统一管理目标,对其进行远程监测和遥控管理,先采用多通道标准表设计原理,在每个二次回路中串接一个采样CT,在确保二次回路不会开路的前提下,实现远程监测采样。在系统中,多段电压母线与采样CT二次信号可通过继电器的切换,选择计入标准表电量采集单元,从而实现轮流测试。系统总体分为两大部分,一是本地采集单元,二是主站管理单元。经过远程通信网络的连接,可以实现在线监测和远程校准功能。
        (二)主站单元及通信网络设计
        主站管理单元是远程监测系统的控制中心,可以对安装在本地的采集单元监测数据和遥控测试进行统一管理,并负责进行数据分析,此外还可以为其他系统提供数据源。主站单元的系统功能主要包括:(1)远程遥控功能,实现对本地采集单元进行远程遥测,对用电状况、电能计量装置的运行状况进行判断。在采集到相关测试参数后,还可以对采集单元测试参数进行设置、修改和读取等操作。主站单元能够调取本地单元内的测试记录,对其进行下载和保存;(2)统计分析功能,主站管理单元可以按照时间段进行历史数据查询,以Excel表格的而形式导出数据,按照要求自动生成统计报表。显示和查询系统历史告警信息,并对其内容进行分析。此外还能够自动绘制趋势图,对系统故障进行预测;(3)异常告警功能,及时通知运维人员的状况;(4)数据共享功能,按照给定格式,实现与其他系统的数据共享。
        主站单元与本地单元采用RSR232串行通信、电网网络、GSM无线通信、以太网通信方式等进行数据交换。
        (三)本地采集单元设计
        本地采集单元主要负责对各介入监测点的校验信号进行采集,抄读信息,并对数据进行分析处理,可以将信息数据就地存储在本地单元中。本地单元主要由主控单元、脉冲切换单元、标准电能表、通信单元等部分组成。其中,主控单元支持自动和手动操作,利用主控软件实现各种测试功能,上行采用RS232、GSM或以太网通信方式,下行采用485总线通信方式。脉冲切换单元可以在多个回路输入脉冲之间进行切换。标准电能表则包括电量采集模块、CT切换模块、PU切换模块等部分组成,各个功能模块均采用插卡安装方式,系统扩展较为方便。
        三、电能计量在线监测与远程校准系统的主要功能模块实现
        (一)测量与控制功能
        测量与控制功能是电能计量在线监测与远程校准系统的核心功能模块,各项功能的实现情况如下:(1)可以对电压、电流、相角、频率、功率因数、有无功功率和视在功率等参数进行测量和显示,及时反馈监测线路异常状况,发出远程告警;(2)对电能表的有功、无功电能误差校验,可以对主表和副表同时进行测量,将宽电压和直流信号直接输入到系统中,并支持电压与电流量程的自动切换;(3)能够对电压和电流的向量图进行测量,并显示测量结构,利用向量图判断现场接线是否出现错误。此外还可以显示电压和电流的波形图,用于为电压、电流信号的谐波分析提供支持,采用柱状图的形式显示;(4)能够实现对4段母线TP最多24组的CT进行切换,全面监测二次回路实际负载,判断其运行状态;(5)可利用本地键盘或通信接口,对本地装置参数进行设置,包括测量全书、测量内容、测试任务、接线方式等;(6)可以提供较为全面的告警信息,包括线路失压或失流、二次回路压降超限、电能表超差、系统自身异常等。
        (二)管理软件功能
        后台管理软件的功能实现情况主要体现在:(1)汉化界面,具有简单、易操作的界面系统,可根据用户权限,进入不同的管理界面,对现场设备进行远程操作;(2)可实现远程受到遥测功能,远程下载设备参数,并对参数进行修正;(3)以数据库和文档的形式进行数据存储,可以查询历史数据,用电子表格导出数据,对数据进行统计分析,设定告警值,并生成参数变化趋势图;(4)能够调取各个系统的历史告警信息,一台现场设备允许多个后台设备进行数据访问,但同一时间段只能与一个后台设备监理连接,避免参数设置等操作出现混乱。也可以利用一个后台设备对多个现场设备进行数据访问;(5)可以对电能计量设备的综合误差进行在线统计和分析,并利用Web的发布功能,实现数据库资源共享,为各级单位的管理操作以及信息查询提供方便。
        结束语:综上所述,通过对电能计量装置与远程校准系统的设计需求进行分析,可以为系统结构设计和详细的功能设计提供方向。在此基础上,分别设计并实现系统的主要功能模块,根据电能计量远程监测和自动化控制的实际需求,确保功能的全面性和可用性,同时充分考虑系统扩展的需要,可以最大化的发挥系统作用,提高电能计量的自动化程度。
        参考文献:
        [1]王伟红,张丽红.一种电能计量装置及远程在线监测系统的设计[J].电气技术,2016(12):108-112.
        [2]隋国强.电力计量在线监测与远程校准系统的研制[J].黑龙江科技信息,2014(31):143.
        作者简介:
        王德林(1974-03-03),男,辽宁大连,本科,高级工程师,计量专业,用电信息采集,写作方向:电能计量检验。
        于艳艳(1977-11),高级技师。