1 数字化电能表的工作原理
数字化变电站中110 kV及以上电压等级的计量方式与传统计量方式截然不同,常采用电子式电压、电流互感器加合并单元配数字化电能表,或常规电磁型电压、电流互感器加合并单元配数字化电能表进行计量。从上述两种计量方式可以看出,不管哪种计量方式都离不开数字化电能表。
数字化电能表在接收到光纤以太网传送的数字化电压、电流信号后,实施运算和处理CPU系统对该数据进行处理,处理后产生的各类数据实时保存,并通过液晶显示接口进行动态显示,通过RS 485串口送往后台系统并接收后台发送的指令。根据有功电能和无功电能产生的脉冲输出用于电能表校验和电能量采集,同时有信号指示灯指示电能表的工作状态是否正常。
2 数字化测皿系统的误差组成
数字化测量系统由电子式互感器、合并单元、数字化电能表和光纤等组成。电能表不使用传统专用高精度计量芯片,也不进行采样,采样在互感器中完成。数字信号经光纤以太网传输,不受电磁波干扰,经过校验的数据无附加误差。电能表对互感器提供的数字化电压、电流信号进行处理。
理论上在电能量计算的过程中不会产生误差,只可能产生的误差为浮点数运算时有效位误差,为计算机系统固有误差,这种误差小于万分之一,所以数字化电能表从原理上来说没有准确度等级。
假设电压互感器、电流互感器的准确度等级为0.2级,则最终测量系统的准确度为0.4%,由于没有电能表误差,没有二次回路损耗,整个数字化测量系统的准确度大大优于传统测量系统。
3 数字化电能表的运行前设置和故障处理
3.1数字化电能表的运行前设置
传统电能表在安装现场只要正确地接入电压、电流回路就能准确计量,再乘以电压互感器、电流互感器变比,就能得到用户的用电能量。而数字化电能表则不同,数字化电能表的接线端钮盒没有电压、电流回路接线端钮,只有主电源、辅助电源接线端钮,以及光纤输人接口TX、 RX。主、副两个电源为开关电源,电压范围常为交流85-265 V或直流100-300 V,通常数字化电能表的双电源为交直流自适应,出现电源故障,可自动切换到第二路电源。
数字化电能表在投运前需要在现场设置MAC地址、电流通道编号、电压通道编号、电压互感器变压比、电流互感器变流比,才能够正确计量。数字化电能表的电能量显示分为:一次电能量值显示,不需要乘以倍率;或为二次电能量值显示,需要乘以倍率才能得到用户的用电能量。
3.2数字化电能表的故障处理案例
2014年8月马巷变电站投运,110 kV汪马691号断路器带负荷后,数字化电能表上电压、电流值显示为零。仔细检查合并单元和电能表无问题,在光纤的一侧打上光,另一侧也能看见光。经过一段时间查找,最终发现光纤的信号衰减十分严重,更换一根备用光纤后,数字化电能表的电压、电流值显示就恢复正常。
2015年5月汪墩变电站的220 kV合并单元更换,送电后发现220 kV所有数字化电能表电压、电流值显示为零。分析合并单元的MAC地址发生变化,数字化电能表的设置并未及时更新,所以电能表显示不正常。重新设置后,数字化电能表显示和计量恢复正常。
2016年5月孙岗变电站110 kV红孙656断路器数字化电能表远方传输的数据突然不再变化,电能指数不再增加,几天后传输的电能指数为零。初步认为是110 kV另一条线路投运造成656断路器数字化电能表不走,等方式恢复后发现是656断路器数字化电能表发生故障。检查电能表的光纤故障指示灯没有闪烁,初步判断光纤应该是正常的,再检查数字化电能表菜单里的实时电压值、电流值显示正常,不是零漂值。读取当前指数,发现数字化电能表指数在累加。原来,数字化电能表是能够计量的,只是485远方传输数据不能正常工作。现场将数字化电能表的两路工作电源切断后再恢复,数字化电能表就正常工作和远方传输数据了,分析是数字化电能表内部芯片死机造成的。
4 结束语
国网安徽六安供电公司自2013年来新建的变电站都是数字化变电站,这些变电站110 kV以上电压等级的计量装置基本上都为数字化电能表系统。虽然数字化电能表在计量原理、误差特性等方面具有很好的应用价值,但由于相应的国家标准还没有出台,造成每个厂站的思路不完全一致,如显示电压值、电流值,有的表显示一次值,有的表显示二次值。另外,由于检测规范也未实施,装在现场的数字化电能表无法开展周期性检验,给数字化电能表的现场运维带来不便。作为计量工作人员,要学习相应的专业知识,掌握新技能,配以合适的设备,做好数字化电能表的检定和运维,推进数字化电能表的应用工作。