关口电能计量装置在线监测系统研究与设计

冯超，喻虹，吴雨诗，刘海峰



关口电能计量装置在线监测系统研究与设计

冯超1，喻虹1，吴雨诗1，刘海峰2

（1.国网湖北省电力有限公司咸宁供电公司；湖北 咸宁 437000；2.烟台东方威思顿电气有限公司，山东 烟台 264000）

电能计量是电力企业管理工作的重要组成部分，电能计量装置运行必须可靠。传统的电能表在现场运行前需要进行人工校验，但实际电能表计量受现场接线、实际运行参数等众多因素影响，如何实时在线监测关口电能表运行状态显得尤为重要。介绍了一种计量装置在线监测系统，充分整合利用SCADA系统和电能量采集系统的数据，采集并分析多维度计量装置运行数据，评估计量装置健康程度，最终实现了计量装置可靠运行的目标。

关口电能表；运行状态；在线监测；可靠运行

1 引言

随着智能电网的发展，人们的用电量不断增长，需要现场检验的电能表数量随之增长，工作量剧增，给供电企业计量部门带来了较大的工作量。目前，对关口电能表的运维管理主要由专人携带标准校验仪器设备，定期到现场进行检验[1]。对关口电能表的实际运行状态，探索采用新的创新模式和方法，以做到实时地进行远程在线监测和校验，成为电能表校验技术发展的必然趋势[2]。目前，各供电公司信息化、智能化水平的显著提高，SCADA系统（数据采集与监视控制系统系统）和关口电能量采集系统已在电力企业中投入使用，为变电站关口电能计量装置在线监测系统提供稳定的基础数据，可采集并分析多维度计量装置运行数据，评估计量装置的健康程度[3-4]。

国内目前的计量装置在线监测系统大多是通过在现场安装额外的采集装置，并与计量装置进行电量比对产生报警事件，或者仅仅单独依赖电能量采集系统采集相关异常事件，对计量装置进行监测[5]。本文通过集成关口电能量采集系统与SCADA系统的数据，在不额外安装硬件装置的前提下，研究并设计一套既能独立运行也可依附关口电能量采集系统运行的计量装置在线监测系统，实现关口电量异常监测。因此，这部分的研究有着重要的理论和现实意义。

2 计量装置在线监测系统物理架构

本系统充分整合SCADA系统和电能量采集系统的资源，实现对关口计量装置的在线监测功能，系统组成见图1.

图1 关口电能计量装置在线监测系统物理架构图

系统组成具体包括：①现场设备层，由关口计量装置、采集装置组成，用于采集变电站各关口线路的电能量数据。②通信层，用于实现采集装置与主站的通信网络，一般通过电力调度数据网实现现场与主站层的通信。③主站层，主要由采集服务器、数据库服务器、接口服务器、计量装置在线监测服务器、工作站、GPS时钟组成。其中，采集服务器用于采集关口计量装置的电能量相关数据；数据库服务器用于存储相关的负荷、电量、异常事件等数据；接口服务器在电能量采集系统中集成SCADA系统所采集的各线路高密度电压、电流、功率等负荷数据；计量装置在线监测服务器通过监测关口计量装置负荷数据、电量数据，异常事件，同时与SCADA系统共享的数据做积分电量比对，实现对现场计量装置状态的在线监测。

3 系统特点

3.1 计量装置异常分析判断

计量装置异常分析判断主要包括计量异常分析、电量异常分析等功能，电能量采集系统采集计量装置负荷、电量、电能示值和异常事件等数据，利用专家库中指定的规则对异常或故障进行快速判断。

3.2 丰富的异常指标专家库

异常指标专家库包括对计量异常事件的定义和报警判断的标准，可以实现对各种计量装置运行异常的智能诊断和分析，为计量装置在线监测提供数据支撑和监控手段。

3.3 可视化展示异常事件

当用户登录到该系统后，首页显示的图形报警功能为用户提供表计故障的直观浏览，能第一时间发现表计存在的问题并及时处理异常事件。

4 计量装置在线监测系统功能实现

计量装置在线监测系统可以实现计量装置异常分析、误差分析、各类事件分析和在线监测功能，并为计量设备运行质量评价提供统计数据。通过整合SCADA系统与电能量采集系统，可对计量装置误差、故障、接线错误、失压、失流、二次回路故障等异常及时报警，有效降低计量装置故障持续时间。

4.1 计量异常监测

本功能主要通过电能量采集系统中的前置采集服务，采集关口电能表的相关负荷、表码、异常事件，所识别判断的异常事件包含如下：①电量异常事件包括电能表示值不平、电能表飞走、电能表倒走、电能表停走、电量为零但功率不为零、有功电量少于无供电量；②电压电流异常包括电压失压断相、电压越限、电压不平衡、电流失流、电流不平衡；③时钟异常包括电能表时钟异常，与标准时钟偏差超阈值；④接线异常包括反向电量异常、相序异常、潮流反向；⑤CT二次回路异常，包括CT二次回路短路、开路。

4.2 积分电量计算与比对

4.2.1 积分电量计算

电能量采集系统通过接口服务器集成SCADA系统分钟密度的实时功率数据，采用功率积分法的方式来计算积分电量。根据公式电量=有功功率×时间，即瞬时电量等于瞬时功率乘以该功率的持续时间值。将各瞬时电量相加，就可得到即可获得高峰、腰荷、低谷等各时段的积分电量。

4.2.2 计量比对

电能量采集系统实现了对关口电能表电量数据的采集、存储、计算，利用积分电量和所采集的表底电量进行综合比较，比对值超过系统设定的阈值时，系统发出告警，并通过Web主界面发送告警故障点给相关人员。

4.3 计量装置在线监测系统异常判别流程

关口电能计量装置在线监测系统工作流程见图2.

图2 关口电能计量装置在线监测系统工作流程图

5 实践应用

文章研究设计成果在国网湖北咸宁供电公司进行了以下实践应用：①电能量采集系统与SCADA系统通过防火墙连接，并通过104规约接收SCADA按照一定间隔的负荷数据；②电能量采集系统采集现场关口计量装置的异常事件，并进行报警；③电能量采集系统开发电量积分比对功能，计算积分电量，供后续电量比对分析用；④电能量采集系统中可视化展示各类异常报警事件。通过现场实际应用取得了较好的经济效益，降低了计量装置现场校验的维护成本，显著缩短了计量装置故障的排除时间，减少电量计量意外损失，提高了系统的稳定性和可用性。

6 结束语

本文介绍了一种计量装置在线监测系统，充分整合利用SCADA系统和电能量采集系统的数据，在不额外增加硬件装置的前提下，采集并分析多维度计量装置运行数据，评估计量装置健康程度，最终实现了计量装置可靠运行的目标。该系统有助于关口计量装置检定从传统方式向优化决策转变，及时发现关口计量装置可能存在的故障隐患，提高了关口电能表的维护效率，显著提高了关口电能计量装置在线监测的自动化、智能化管理水平。

［1］陆祖良.关于电能表现场检定的讨论［J］.电测与仪表，2011，48（1）：1-4.

［2］钱斌，肖勇，林伟斌，等.关口电能表远程在线校验方法及其技术实现［J］.电测与仪表，2017，54（18）：101-106.

［3］章奕.变电所电能表远程比对系统开发及实用化进程［J］.上海电力学院学报，2011，27（3）：214-218.

［4］朱佳，杜丰夷，谢洪云.宜昌供电公司电量追补比对系统建设初探［J］.中国科技信息，2012（12）：54-55.

［5］何喜玲，韩婷，杜佳.变电所电量对比系统分析［J］.现代电子技术，2016，39（12）：41-44.

2095－6835（2019）03－0112－02

TM933.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.112

冯超（1980—），男，中级工程师，从事调度自动化运维工作。

〔编辑：严丽琴〕