电能计量装置远程校验与监测系统及其应用

李慧

摘要：随着国民经济的不断发展，各行各业对电能需求量的不断上升，电力工作人员面临的工作压力也日益增加。传统的人工抄表计量方法已经不适用于当代电力行业发展的步伐。在信息技术高速发展的基础上，对电能计量进行远程监测已经成为了主流发展的方向。文章通过对电能计量装置远程校验与监测系统进行研究来对其功能进行分析。

关键词：在线监测；远程校检；电能计量装置；电能需求；电能表 文献标识码：A

中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）35-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.029

在电力部门的日常活动中，电能计量发挥着极大的作用，既可以确保电能计量装置实现可靠、准确的运行，还可以为管理决策、经营指导提供必要的依据。在国家实行厂网分开和电力体制改革之后，电力企业对计量装置技术管理的要求也日益提高。但是由于我国电力行业的起步较晚，技术手段还不完善，因此在电能计量装置的技术管理中依然存在很多问题。改善现有的工作方式，积极探索新的技术管理手段势在必行。

1 系统的组成与原理

与传统的电能计量管理方式不同，电能计量装置远程校验与监测系统是一个新概念，其弥补了很多传统系统存在的缺陷。与传统电能装置及其计量方式相比，电能计量装置远程校验与监测系统在电能计量的硬件装置方面以故障判断和实时监测为目标，还引入了先进的自动校验算法和数据分析法，来丰富电能计量的管理方法。同时进一步将系统的监测范围进行了完善，使之除了具备电能表外，还要安装其他各类互感器及其二次回路。从全面看问题角度出发，电能计量装置远程校验系统是集远程、智能、监测于一体的科学系统，其可以发挥事故报警、处理数据和实况监测等多种功能，其主要功能如下：

1.1 远程主站管理

远程主站管理是整个系统的远程管理中心，对于远程管理具有枢纽作用，可以处理和远程监测现场的实时数据。而且远程主站管理还可以为系统内其他用数据管理系统提供数据参考。

1.2 系统通信网络

该系统可支持当前电信领域内各类常用的通讯方式，如本地串行通信网、公共电话网、局域网和广域网等。

1.3 本地设备监测

本地设备能够采集、处理和保存现场各电能计量设备中的各电能计量信号信息。同时该部分还具备遥调遥控功能，可以支持远程通讯方式，实现数据的远程修改和传输。

该系统是一种整体结构，利用模块统一集中设计的。例如标准模块中集成了数据监测所需的各类功能，微处理器也能够进行数据处理的各类功能。最后通过各类通信线路，将系统中的数据处理、数据监控、数据采集和远程控制等模块连为一个整体。

2 电能计量装置远程检验的运用方法

2.1 电能表误差校验

通常计量装置综合误差影响因素有很多，但是电能表误差的比例达到了七成，在检查时就应该将电能表误差放在首要考核位置，然后才是测量二次回路压降的参数、互感器误差等。在现场运行时，电能表的误差是不断变化的，在对电能表误差进行检验的同时，受现场负荷状况动态变化的影响，功率因数也会时时发生改变，最为突出的就是暂态过程对误差的影响，因此对一组电能表的误差进行循环监测，不仅可以掌握到在不同工作状态下电能表误差是否符合监测标准的要求，还可以对负荷变化中电能表误差的实时情况有一个初步了解。

本套监测系统采用了高精度标准表，经信号预处理和整形后，从现场将被测的电能表脉冲引入系统脉冲端口，采用16位的A/D转换器比较系统内部的标准电能脉冲与被测电能表引入微处理器的脉冲，进而可以计算出电能表的误差。

因为系统内部设计了多路转换开关，在进行一组电能表的测试时，可以将用户从任意时间切换到统一回路进行检测，采用微处理器进行运算、控制。和这种工作模式相同，标准表同样是在监测系统中引入被测电能表的多路电流和电压监测，然后切换多路转换开关，微处理器进行统一调控所有过程，为确保测试流程所有项目顺畅，用户可以通过预设控制次序及控制时间，在存储器内部预留信息，系统会根据设计自动完成循环测试，标准表在同一时刻能够对对应回路的脉冲信号、电压等信息进行收集。如果采集和接入多路信号，监测系统可以从进行以下三方面的改进：

2.1.1 脉冲采集。变电站强磁和其他控制类负荷所产生的高频电波脉冲对传输线路产生很大的干扰，容易出现信号异常，脉冲在常数超过标准界限时，抗干扰能力几乎没有。所以监测系统要先进行脉冲整形，避免因为信号因素影响测量工作顺利进行。另外，在安装前还应将电缆影响、信号传递的方式纳入考虑范围，尽量降低因现场不利因素而带来的负面影响。

2.1.2 串联电流回路和电流监测系统串联起来，然后通过电流互感器、监测系统、电能表、电流互感器的顺序，对整个流程进行布置。可以将高精度穿心TA引入监测系统的内部，避免TA二次回路受到监测系统端电流回路的影响，这样也可以尽可能地避免继电控制回路与信号采集的过程中出现TA二次回路开路的问题。

2.1.3 并联电压回路和电能表电压端，以免监测系统的电压回路会干扰电能表端电压的正常采集。为了避免这一现象，以防电能表的电压端电气连接会由于内部系统的短路而出现自动中断，可以采取一定的自动保护措施。

2.2 监测TA及二次回路工作状态

对TA及二次回路工作的影响有很多种，传统意义上可以分为电能表、二次线路、电关联设备TA三大块。远程监测系统主要功能是监测二次电流回路分流窃电、TA性能恶化、线路接片老化、TA故障等情况，监测系统可以通过分析测试数据，按时提供相对应的状态信息，管理人员可以利用数据快速排查故障原因。二次电流回路监测方法的依据是计算回路的阻抗，不同负载时间常数会对暂态过程产生比较大的影响，匝间受绝缘击穿破坏，温升铁芯导磁率下降、残留在铁芯的直流成分过多等，这些都会在铁芯阻抗的变化上得到体现。

2.3 TV二次回路压降测试

TV二次回路压降应用最普遍、最大众的测量方式是布线方式测试。要进行测试TV二次回路压降，必须有专线接入监测系统，监测系统内部往往会出现阻抗单元过高，几乎不会有电压出现在专线上，所以可以将接入监测系统端的TV二次电压代替TV二次端的电压，再比对电能表上的端电压，对电压角差、比差和幅值差进行分析统计。实际上，母线TV在线路中比较常用，一般情况下在进行TV二次回路压降测试时，一组TV可供多只电表共同使用。母线TV可以作为一个单元，然后再通过各个表位分线，将压降线路引进去。在进行TV二次回路压降测试时，可以先对参数进行计算，然后对比TV二次端电压。在计算的全过程中要同步测量幅值和角差。

为了提高TV二次回路压降测量的可靠性，监测系统还要制定相应的保护措施，对每路电压的引入端子的过流进行保护，一旦发生故障，能够及时地隔离TV。而且每个回路均要使用独立的设计结构，避免单个回路测试故障而影响其他回路和表位的测试。

3 电能计量装置远程检验系统的应用效益

电能计量装置远程校验与监测系统目前仅仅只是一种用于校验电能表的参考装置。其数据只是为我们确定电能表的健康状况提供参考依据，但其依然有利于改善我们的生活质量，创造价值。从长远来看，需要检定机构出台一套电能表周检的标准，将其数据作为处理计量纠纷的依据。该系统能够产生以下三个方面的应用效益：

3.1 提升计量管理科技水平

系统原来采用传统人工检测法，现在随着信息化的进步，逐渐改为自动检测，为了对电能计量装置误差进行全面检测，可以采用一体式、在线测量等方法，实时计算电能计量装置整体的综合误差。另外，这种系统还可以电能计量装置运行的健康状况、电能表误差及二次回路状况与互感器进行实时监测，还可以根据监测结果电能计量装置的健康状况做出客观、可靠的评估。

3.2 提高经济效益

通过对该系统进行合理维护，在减少管理成本和各种周期性检定的同时，还可以有效地降低设备故障率，还可以节省大量人力、物力。大用户电能计量装置远程校验与监测系统可以现场测试电能计量装置，并实时监测计量装置的运行情况，有利于防止现场测试时出现接线错误，将测试环节可能出现的失误缩减为零。其还可以在线监测电网运行状况下的各个电力的瞬时量，跟踪对线路的负荷情况，方便电力人员更好地了解电能表等计量装置的实时误差，防止电量损失等现象出现，保障我国电力产业的快速发展不受损害。站在长远的角度上，城市居民及企业安装电能计量装置远程校验与监测系统还可以增加国家的电力方面的收入，为国家发展做出贡献。

3.3 提高计量工作效率和管理水平

近年来，因为人为操作错误或计量装置的损坏造成的电能计量故障发生的次数日益增多，在故障发生后，电力公司对电量进行追补时也受到很多因素制约，例如对断电期间和断电时的实际负荷没有真实有效的技术数据进行论证。而在采用了实时监测系统进行监测后，计量装置出现问题时，管理人员可以及时发现问题，通知维护人员赶往出事地点进行抢修，监测系统还能够将故障发生时的负荷曲线搜集记录下来。同样，电力管理人员也能更快地发现计量装置出现超限等情况，及时采取相应措施进行处理。

4 结语

本文简单介绍了电能计量装置远程校验与监测系统的组成和工作方法，其采用了多项新型信息技术，具有自动化、系统化的特征，能及时处理故障报警和计量误差等问题。这种系统的出现大大提高了电力工作人员的工作效率，减轻了电力人员的工作量，保证了电力生产公开透明化。电能计量装置远程校验与监测系统在电网工程中的实际运用，也证明了其是一种先进、效果出色、前景广阔的新技术。

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基金项目：本论文由南方电网公司《K-GZM2014-134电能计量装置状态检修技术研究》项目资助。

（责任编辑：蒋建华）