一体式高压计量箱及在线校验设备研究

刘文聪（中国石化胜利油田分公司技术监督处）

一体式高压计量箱及在线校验设备研究

刘文聪（中国石化胜利油田分公司技术监督处）

一体式高压计量箱可以替代现有传统的电力计量装置，具有小型化、智能化、信息化、低碳化的特点，其作用是防窃电、避免铁磁谐振故障、提高10kV负荷节点电能计量的整体计量精度。通过在高压侧对电流、电压进行同步采样计算，利用无线传输方式，研制高压计量箱在线校验设备，可对高压计量箱的整体准确度进行在线校验，实现在线测量10kV以下电力系统的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数和电能等参数。

配电网一体式高压计量箱在线校验采集

一体式高压计量箱是一种高电压、三相三线制、宽电流量程的电能计量仪表。它的主要优点是将高压电直接接入电能计量箱，实现电能计量，去除了变压器损耗的影响。然而，随着高压电能计量箱的推广使用，也暴露了一些问题：计量箱的检定问题，国家没有相应的现场校准方法和规程，也没有授权的可进行量值传递的计量标准，作为计量器具难以实施正常的周期性检定（校准）；计量箱一般安装在配电电力变压器的前面，安装部位高且直接与高压电相连，拆、装时既危险又耗费大量的人力物力。因此，亟需研究该类电能计量箱的现场校准技术和规范，并积极推广相应设备，及时开展高压电能计量箱的现场在线校验。

1　高压计量设备现状及存在问题

1.1传统高压计量装置存在的弊端

传统配电网中的用电贸易结算、线损考核管理所实现的高压电能计量方案均采用高压互感器、高压电能表及其连接线组合而成。这些传统高压计量装置存在的弊端主要有：设备运行能耗较高，高压互感器消耗大量的铜、铁、绝缘材料等资源；安全隐患较多，存在铁磁谐振的可能性，干式互感器易老化导致绝缘薄弱，油浸式互感器易发生漏油问题；由于表箱存放于低压区，部分用电客户改变计量箱的接线及设置实施窃电行为；在户外高压配电网上长期运行，环境条件恶劣，影响到计量的准确度和可靠性。

1.2校验技术存在空白

高压电力计量箱具有防窃电性能优异、组合灵活、安装和使用方便等特点。它的计量误差与电流、电压互感器的准确度、接线方式（PT二次压降）及电能表的准确度密切相关。

高压电力计量箱的检定工作目前只是停留在电能表和互感器的分体检定层面，这种检定方法存在局限性，不能正确反映高压电力计量箱的整体性能。根据国际电工委员会规定的基本原则：“所有仪表和计量装置的误差都必须进行实际的测量，未经测量，仅是以其他测量中计算出来的引用电压、电流和功率因数组合的误差，不能作为评价装置基本误差的依据。”因此，缺乏高压电力计量箱整体检定装置一直是电力管理单位开展高压电力计量箱整体检定工作的障碍。整个电能计量系统的准确度无法统一标定，误差无法有效控制，作为计量器具无法进行正常的周期性校验。用户与用电管理部门之间的电量出现分歧时，没有有效的现场校验手段［1］。

2　高压计量箱及在线校验仪技术原理

2.1高压计量箱

一体式高压计量箱是智能电能表、电子式互感器技术、高电压技术相互融合的新型智能电网设备，实现了小型化高压侧电能量直接计量。智能高压电能表的显著特点就是将芯片及电路应用于高压侧等电位，实现了高压侧电传感智能化。

一体式高压计量箱采用高压一次侧传感取样和二次计量电路相融合的整体式绝缘设计，由于该设计不存在低压电位的二次部分，避免了传统互感器必须面对的一次、二次绝缘问题。

一体式高压计量箱采用三相三线制两元件法进行测量，在A-B相间和C-B相间安装高压分压器，A相和C相上均安装有低功耗电流互感器和高压单相电能计量单元。高压单相电能计量单元完成的电能计量数据通过光纤传送给B相电能综合单元，而B相电能综合单元将各类电量信息进行存储，并通过光纤隔离传送至低压设备进行数据信息显示［2］。

一体式高压计量箱的内置GPRS通讯模块全面兼容国家电网公司的智能电表技术规范。高压电能表所采用的电子式电压互感器、电子式电流互感器均为低功耗的节能设备，电子式互感器的功耗在100MW以内，电能计量模块、主控模块和光纤通道所需要的总功耗也小于1W。

2.2在线校验仪

高压计量箱在线校验仪主要由三部分组成：低压信号数据采集模块、高压信号数据采集模块和校验仪主体。高压信号数据采集模块为3个互相独立的电流电压取样钳，用于实现6/10kV系统的电能数据采集与计算；低压信号数据采集模块用于电压等级为100V、5A高压互感器二次电能数据采集与计算。校验仪主体采用先进的虚拟仪器技术，基于WINDOWSXP系统，使用图形用户界面，可以灵活、方便地实现校验仪所需要的各种功能。

3　一体式高压计量箱创新特点

3.1小型化

一次与二次相融合的整体方案，使得产品体积大大降低；由于设计上省去了传统高压计量装置的互感器，产品质量大大减少；能够实现现场灵活部署，适应配电网复杂线路形式下应用。

3.2智能化

电能采集芯片植入到高压电位，实现了高压侧智能化传感；在设计上解决了传统高压电能计量装置无整体准确度等级的问题；避免了传统电磁式电压的铁磁谐振事故隐患，提高了电网运行的安全性；具有防止窃电行为的整体式高压端安置结构。

3.3信息化

全面集成了红外、RS485、GPRS、Zigbee多种通讯功能，集成了《多功能表通信规约》、《电力负荷管理系统数据传输规约》及各地方电能表采集系统通讯规约；全面兼容国家电网公司的智能电表技术规范，支持费控、负控等各项业务。

3.4低碳化

一体式高压计量箱的检定工作量降低，没有了传统高压计量装置的诸多检测环节和现场实施不确定性，提高了用电管理部门的工作效率；因装置小型化节约了大量铜、铁、绝缘材料等互感器所需要的资源，如每套高压电能表将节省50kg以上的铜排、铁芯等资源；每套一体式高压计量箱每年的年运行功耗，可以由传统装置的500VA左右降低至50VA左右。

4　高压计量箱在线校验仪创新特点

4.1实现计量箱的周期性校验和有效监控

实现了6/10kV高压计量箱在线整体校验功能，解决了多年来高压计量箱无法整体校验的困扰。高精度、高压计量杆设计使得校验过程的接线简单、安全、方便，能够在不停电状态下开展高压计量箱在线计量校验；同时，还能对各项电力参数进行检测，从而实现计量箱的周期性校验和有效监控，杜绝电量的流失，为计量校验和用电监察提供了新型技术手段。

4.2校验精度显著提高

在数据采集部分采用高精度电流互感器与高电压采集装置相匹配的方法，对于被测量的电压、电流信号在高电位输入测量单元，采用同步高速采样、高速计算。相对过去采用电流互感器、电压互感器、电能表分别校验的方法，大大减少了校验误差［3］。

4.3整机经过优化设计

操作者可在便携式笔记本电脑上完成校验操作。此仪器方便灵活，体积小，结构紧凑，携带方便，适用于供电公司、电力公司、用电管理、计量监督部门及大型工矿企业在现场对高压计量箱进行校验，确保使用中的高压计量箱电能计量准确；同时，该装置还具有对低压电能表进行在线校验的功能。

［1］冯凌，候兴哲，周华勇，等.三相高压计量箱误差影响量探讨［J］.电测与仪表，2010（12）：41-42.

［2］赖振学.电能计量与高压变比测试［M］.北京：中国电力出版社，2012：85-96.

［3］郭琳云，徐芝贵，张乐平，等.高压电能计量装置整体误差校验台［J］.电测与仪表，2010（1）：18-21.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.002.011

2014-09-28）

刘文聪，工程师，2004年毕业于山东经济学院（信息管理专业），从事油田节能管理工作，E-mail：jack198179@126.com，地址：山东省东营市东营区济南路258号胜利石油管理局技术监督处，257001。