变电站电量采集系统方案研究

刘诚恺

摘 要：该文概述了变电站电量采集系统定义及组成，主要叙述了电量采集整体方案、电压互感器、电流互感器、电能表、电能量远方终端，介绍了电量有功数据、电量无功数据、最大需量的电能量数据类型及其电量计算方法，探讨了电能量数据母线不平衡、变损率、线损率的应用分析，简单地介绍了变电站向智能变电站发展方向，提出智能变电站电量采集系统的设计思路，该文为电能量计量系统维护人员在运行管理上使用变电站电量采集系统提供一定的技术支持，也可以为新建或技改变电站的电量采集系统提供技术上参考。

关键词：电量 终端 互感器 电能表 通信 采集

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0083-02

在电力行业中，变电站电量采集系统是电能量数据采集、数据处理、数据存储及远程数据传输的系统，为电力市场的运营考核、电费结算和电网经济调度提供支持与服务的自动化子站系统。变电站电量采集系统主要由电压互感器、电流互感器、电能表、电能量远方终端组成。

1 变电站电量采集方案

1.1 电量采集整体方案

一次高压输电线通过电压互感器（PT）、电流互感器（CT）线性转换为二次回路，二次回路接入电能表，电能表通过RS-485接入电能量远方终端，电能量远方终端通过电力数据网络与调度端电能量计量主站系统通信。

1.2 电压互感器

电压互感器（PT）是根据电磁感应原理来设计制造的，由闭合的铁心和绕组组成。和一个带铁心的变压器很相像，是用来变换一次线路上的电压，接入测控、保护、计量等系统，用来测量线路的电压、功率、电量等，在变电站运行规程中二次侧严禁短路。

1.3 电流互感器

电流互感器（CT）也是根据电磁感应原理来设计制造的，由闭合的铁心和绕组组成。是用来变换一次线路上的电流，接入测控、保护、计量等系统，用来测量线路的电流、功率、电量等，它在变电站运行规程中二次侧严禁开路。

1.4 电能表

电能表是用来测量电能的仪表，对输入电压和电流进行交流采集，计算电压和电流向量的乘积得出实时有功功率、无功功率，对有功功率、无功功率的实时积分计算出有功电量（单位kW·h）、无功电量（单位kVAr·h）。变电站通常采用三相三线制和三相四线制二种电能表，三相三线制电能表只能对三相平衡准确测量电量，三相四线制电能表对三相平衡或不平衡均能准确测量电量。早期变电站考核表采用有三相三线制，关口表一般会采用三相四线制。

1.5 电能量远方终端

电能量远方终端对变电站电能表的电量数据自动采集、存储、处理，并上传至电能量计量主站系统，其终端主要由CPU主板、RS-485串口卡、通信卡、双电源、LED显示屏、键盘、状态指示灯等组成。电能量计量主站系统通过IEC-102通信协议读取终端电能量数据，并对终端进行校时，通信方式主要采用电力数据网络通信，只有极少部分采用拨号MODEM通信，专线、GPRS通信基本上不采用。终端与电能表通信协议主要有DL/T 645-2007、DL/T 645-1997、DLMS、IEC-1107等， DL/T 645-1997的电能表存在早期变电站，新上变电站全部采用DL/T 645-2007电能表，DLMS、IEC-1107主要为进口电能表。电能量远方终端配置RS-485串口卡，一般配置为8个RS-485串口，可扩充至16个RS-485串口，每个RS-485串口可以挂接不超过8个电能表通信，采用问答式定时逐个读取电能表电量数据，并对电能表进行校时。

2 电能量数据类型

电能量远方终端通过RS-485采集电能表的电能量数据，数据是带时标存储的，存储周期可设（1 min、5 min、15 min、30 min、60 min、24 h等），其主要数据类型为正向有功总、尖、峰、平、谷电量，反向有功总、尖、峰、平、谷电量，正、反向无功总电量。

3 电量计算

电能表的计量是为二次电量值，實际电量为一次电量值，需要把二次电量换算为一次电量，其换算公式为：一次电量=二次电量×PT变比×CT变比（或通常称：一次电量=二次电量×倍率，倍率= PT变比×CT变比）。电能量远方终端采集电能量数据，是电能表的累计窗口值（或称原始值），日电量计算公式为：日电量=（24：00窗口值-00：00窗口值）×倍率。

4 电能量数据应用分析

4.1 母线不平衡率

母线不平衡率是判断计量装置计量是否准确的主要依据，假如PT、CT、电能表测量准确度等级为0.2级，母线不平衡率一般会小于1%，如果母线不平衡率大于1%，就说明电量有错误，可能会有PT、CT变比错误，计量方向错误，PT、CT、电能表测量大偏差等原因引起，因此，母线不平衡率是查找异常数据的一个非常重要工具，母线平衡率计算公式如下。

×100%

4.2 变损率

变损率（变压器损耗率简称）是衡量变压器在升压或者降压时电能转换损耗的一个重要指标，也是体现变压器的工作效率，变损率计算公式如下。

×100%

4.3 线损率

线损率（输电线损耗率简称）是输电线电能损耗的一个重要指标，为电网安排合理运行方式提供基础数据，降低线损率，提升电网经济效益，线损率计算公式如下。

×100%

5 变电站发展方向

智能变电站（以下简称智能站）是采用先进、可靠、集成的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。目前智能站采用电子互感器，其互感器有纯光纤互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服传统电磁式互感器的缺点；智能站的电能表直接接收电子互感器的输出信息，电能表也是通过RS-485接入电能量远方终端，其电能量远方终端与传统变电站终端的原理和功能基本一致，现有智能站的电量采集还是相对独立配置，随着智能站设备高度集成化，电量采集系统将会融入变电站信息一体化采集系统中，进一步提升智能站设备集成度，也会降低智能站电量采集系统调试接入工作量，也相应减少日常智能站的运行成本。

6 结语

国家电网公司正在推广建设同期线损管理系统，提出变电站电量必须是全覆盖、全采集，准确、及时的电能量数据是同期线损管理系统的基础，只有基础建设好，才能开展电网网损与分元件线损等统计工作，为电网经济调度、统计线损管理、理论线损管理、网损监控与分析和信息发布等提供技术支撑，因此，需要进一步完善变电站电量采集系统功能，实现电量采集的标准化、智能化、精益化和自动化。

参考文献

[1] DL/T5137-2001，电测量及电能计量装置设计技术规程[S].

[2] DL/T5202-2004，电能量计量系统设计技术规程[S].

[3] DL/T448-2000，电能计量装置技术管理规程[S].