智能变电站的几种计量系统方案设计

张宇辉 马薇 马成 刘岩

国网辽阳供电公司, 辽宁 辽阳 111000

智能变电站的几种计量系统方案设计

张宇辉 马薇 马成 刘岩

国网辽阳供电公司, 辽宁 辽阳 111000

分析了智能变电站对传统计量系统的影响，提出了智能变电站计量系统的几种设计方案。通过对三种方案特点的分析对各方案的适用性给出建议。

国家电网公司为了使能源安全有保障，对能源的结构和节能减排进行优化，促进低碳经济的发展，将服务的水平提高，确立的战略发展目标就是建立坚强统一的智能电网。主要是对发电、输电、变电、配电、用户和调度进行完善，使建立的智能电网更加的坚强、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、友好。

1 智能变电站的概述

智能电网建设的一个重点就是智能化变电站，主要是为了提供标准、可靠的节点支撑给智能电网。统一采集全国运行的数据、共享实时信息、实时控制和智能的调节电网，对安全稳定运行和各种高级的应用各级电网提供了一定的支撑，使设备信息和运行维护策略与电力调度共享和互动更加的全面，综合优化管理其全寿命周期。

2 智能化对站内计量系统的影响

2.1 智能化的优势

智能变电站的电子式互感器会提供电压、电流、有功、无功等测量的信息。电子式互感器传送的是不会受到负载影响的数字信号，只要选择恰当的计算精度，纯计算的数字值不会给计量表带来误差。智能变电站中智能电表的借口字物理和链路上和电子互感器使用了高速光纤以太网，使传统二次回路中的各种损耗降低了，进而只有电子式互感器决定计量系统的误差，从很大程度上使系统的误差降低。

2.2 智能化的劣势

1)计量精度要求

由于罗氏线圈型电流互感器在小数值下转变的精度较差，罗氏线圈型电流互感器不能满足电能量计量装置0.2s的精度。

2)要求较高的采样率

智能电表获是从合并单元得到采样数据的，而采样的频率应该是192点/周波，可是保护和测控需要的采样频率是48点/周波。在智能变电站中，二次设备获得采样数据都是来自于合并单元，可是相同的数据元需要的采样频率是不同的。

3)检定计量装置

智能变电站的电子式互感器在二次回路中传输数字信号，不是模拟信号，所以传统的仪器不能直接检测误差。同时就不能合理和合法的对关口计量点的电子式互感器进行溯源检定。

3 智能变电站的计量系统方案设计

3.1 第一方案

智能变电站的每一个安装单位都有智能电表，电能表遵守的协议是IEC61850－9－2，在接收合并单元输出信号时是通过过程层的SV网，然后将电压、电流的采样值、采样的频率等解析出来，接着使用高性能的DSP将电网的参数和电量的数据计算出来。如果智能电表接入的是过程层的SV双网，则是作为关口计量点；如果智能电表将负荷均分最为原则接入过程层的SV双网，则是作为考核核算的计量点。

智能电表通过RS485串口方式将计算出来的电量信息以DL/T 645规约传输给电能量的远方终端，接着经过调度数据网通道以IEC60870-5-102规约传送给电能量计量系统的主站。

3.2 第二方案

这个方案和第一种方案相似，不同的是电量数据接入站控层MMS网时通过的是以太网口,设立独立的电能量远方终端与站控层的以太网上,这个装置以IEC61850－8－1协议可以获得各间隔智能电表的信息通过的是站控层的MMS网络,同时以IEC60870-5-102规约将信息传输给调度端电能量计量系统的主站,其通道就是调度数据网。如果智能电表接入的是过程层的SV双网，则是作为关口计量点；如果智能电表将负荷均分最为原则接入过程层的SV双网，则是作为考核核算的计量点。

3.3 第三方案

将单独的电能量计量表计取消，安装电能量的计量插件与过程层中的保护测控一体户装置。而保护测控一体化装置可以得到合并单元上传的信息，主要是通过过程层的SV网，以IEC61850－9－2为协议，接着计量插件就能将电压、采样频率、电流采样值等信息解析出来。主要是通过以太网口接入站控层的MMS双网对测控一体化装置上的信息进行保护。

设置一台电能量计量装置于站控层的MMS网上，这个装置不同于传统的电能量远方终端，另外还可以处理计算和传送电能量数据。电能量计量装置可以将保护测控一体化装置传输的采样值信息获取，主要是通过站控层的MMS网，以IEC61850－8－1为协议，接着计算这些信息，进而获得有用的电能量信息，然后传送这些信息到调度端的电能量计量系统的主站，以IEC60870-5-102为规约。

3.4 方案比较

方案一所采用的电能量信息的传送方式为传统的被动式，当计量主站系统需要电量信息时，下发一条命令要电量信息，然后采集器才会传送电量信息给主站端。其优势在于不会影响站控层网络的信息流量,使站控层交换机的数量和网络的借口减少了。

第二个方案将传送方式有传统的被动转变为主动。电能量远方的终端会通过网络主动的定期发送电能量的信息给计量主站的系统。可是如果有很多的智能电表,这种方式可能会出现数据流量拥塞的现象。为了避免电能量信息对站控层网络流量的影响，可将间隔的时间适当的设置长一些。

方案三可以更好的实现智能变电站系统分层、集中处理的理念，并且简化设计。但由于计量装置具有特殊性，与电网营销和运行考核密切相关，关系到供用电各方的经济利益和电网运行的经济指标。按照计量法规的要求，电能表的选用应有鉴定证书，执行许可证制度。而且采用在保护测控装置内设计量插件的方式，其校验和现场检验的标准，以及财务合法性现阶段尚很难实现。

根据以上分析，现阶段的枢纽智能变电站推荐采用方案二，在投资较小的终端变可采用方案一。待智能变电站相关检测标准、溯源规程制订完善，并获得国家计量部门认可后，可采用方案三。

4 结语

综上所述，根据220kV首山智能变电站建设中的具体情况，采用适合的方案对站内电能量计量系统进行设计建设。

[1]肖世洁.构建中国智能电网技术思考电力系统自动化, 2009, 33（9）：1-4

[2]栾文鹏.高级量测体系南方电网技术, 2009，3(2)：6-10

[3]赵希才，曹冬明，朱晓彤等.2008年国际大电网会议系列报道——电力系统保护与自动化电力系统自动化,2008, 32(23):1-3

[4]栾文鹏.高级量测体系南方电网技术, 2009，3(2)：6-10

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