电能计量系统的发展现状研究

(深圳市计量质量检测研究院 广东 深圳 518000)

一、引言

电能计量体系为计量电能中专用的装置，电能计量关键涵盖了两方面作用：其一为用在对电力用户所消耗电能量进行衡量，便于对相关的费用进行收取；其二为用在电力单位内部进行考核，就像是线损等方面。

为了与智能电网建设的需要相适应，电能计量体系发生质的改变。与之前电能计量体系间存在差异，当前电能计量体系大量运用着电子式互感设备、数字化的电能装置还有合并单元，使网络化以及数字化变成了当前电能计量体系标志。

本文简单介绍电能计量体系发展的历程，重点剖析当前电能计量体系结构与原理，而且阐述出相应检定和溯源措施，最终讨论当前电能计量体系还存有问题与解决措施。

二、电能计量体系概述

电能计量体系通常是经过互感设备与二次回路，然后与电能表相结合依据规定接线措施使电能计量得到实现。依据计量相数来分成单相计量与三相计量，虽说接线措施是不一样的，不过其本质上均为一致的。在1890年的弗拉里所发明感应式的电能表至数字化的电能计量体系前称作传统的电能计量体系，电压与电流测量装置为电磁式互感设备，与机电式或者是电子式的电能表相配合来使电能计量完成。感应式的电能设备也称作机电式电能设备，基本的组成元件包含了转动元件、驱动元件、制动元件、误差调整设备、轴承以及计度装置等来构成。机电式的电能设备受到原理限制，附加的误差原因有很多。伴随模拟与数字电子工艺发展进步，电子式的电能设备应运得到。电子式的电能设备又称作静止式的电能设备，依据乘法装置原理分成了数字式以及模拟式。模拟式的电能装置乘法设备是以模拟运算电路为基础的；数字式电能装置乘法设备是以数字乘法装置以及模数转换装置为基础，从A/D 转换装置把模拟信号给转换成数字信号，然后对于数字信号实施运算，进而获得电能量。之前电能计量为以模拟量的信号变换与传输还有电能量的运算为基础的，之前互感设备工作原理是简易的，有着非常高的稳定性与可靠性，电子式的电能设备依照互感装置二次输出实施电功率与电能量的计算，误差是比较稳定的。传统电能计量体系以网络化与数字化当做标志的，关键是指的电流、电压信息数字化，以及信息传输的网络化。

三、当前电能计量体系结构和原理

从上文中能够得到，当前电能计量体系主要包含着两类结构，下面对于结构与原理方面分别进行细致介绍。

(一)以电子式的互感装置为基础的电能计量体系

伴随中国智能化的变电站持续发展进步，电子式的互感装置等多种数字化装置开始大规模运用在数字化变电站的建设当中。数字化变电站的标准制度IEC 61850得到逐渐完善，愈来愈多的与IEC 60044-7、IEC 60044-8标准相符合电子式互感装置以及数字化电能表开始投进变电站运用。伴随可靠高速通信科技逐渐完善发展，智能的变电站逐步向着高电量等级、大容量方向开始进步，数字电能计量有着大量应用。

(二)以之前互感装置为基础就地数字化电能计量体系

中国现在关键运行电子式的互感装置因为产品不是非常成熟，相应检定不可以完全的考虑现场运行恶劣的运行问题，因为运行的时候事故率与之前互感器相比要高非常多，所以推出了模拟量输入合并单元的方案，可以与之前互感装置二次输出进行无缝连接，使变电站就地的数字化得到实现。应用着变电站之前电流互感装置与电压互感装置可靠地运行以及故障率较低等多种优势，经过模拟量的输入合并单元来采集，之前电磁式电流互感装置二次输出的信号5A/1A，之前电压互感装置二次输出100V/57.7V，而且把转换获得的电压数字信号与电流数字信号实施处理，而且依照IEC 61850标准实施组帧发送至智能变电站网络供后续数字电能表装置。数字电能装置对于接收IEC 61850数据包进行解析，实施电能量的计算。以之前互感装置为基础就地数字化电能计量体系原理构造图如下图1。

图1 以之前互感装置为基础就地数字化电能计量体系构造框图

相比之前电能计量构造，因为增加模拟量输进合并单元流程，通常模拟量输进合并单元准确级是0.2级，所以对整体电能计量体系来说，这类方案对于电能计量精准性并没得到提高。不过这类数字电能计量体系构造相比采取电子式互感装置，因为保存之前的互感装置，这种电能计量体系的稳定性与可靠性比较好的。

四、当前电能计量体系相应检定措施

为保证计量与测量的精准度，对于电能表、互感装置以及合并单元均应当实施检定。之前电能计量体系相关检定工艺已相当成熟且完善了，当前电能计量体系相应检定工艺则是不足的。电子式的互感装置国家标准在1997年已经发布，对于电子式的互感装置校验工艺研究已存在多年，也得到非常多成果，相对来说是较为完备的。

(一)合并单元的检定。数字输入合并单元影响关键为数据合并方面，尽管存在数据的同步处理流程，插值算法导致误差方面基本是能够忽略的。所以，这里关键是讨论了模拟输入合并单元检定。现在合并单元检定关键是依照DL/T 281-2012《合并单元的测试规定》，不过这个规范当中对于合并单元的误差检定措施基本是来于电子式的互感装置准则，对于合并单元计量性能的评估不是极为完备。模拟量输入的合并单元由结构以及功能方面类似电子式的电能装置以及电子式的互感装置，有两者部分计量的误差特点与误差影响原因。

(二)数字化的电能装置检定。数字化的电能装置输入数字量，并将电能值输出，采取传统措施是不能检定的。依照刚刚发布数字化的电能装置国家准则，规定对数字化的电能装置进行检定三种措施。涵盖数字式的信号源与数字化的标准表法，标准数字功率源方法，还有模拟式标准源及模拟式标准表方式。

(三)数字化的发展趋向。电能计量工艺、变电站工艺以及光纤通信工艺的发展是数字化体系，就是指的数字化的发展趋向，实现数字化对电能计量设备研究发展进步是有利的。就像是假如经过增大电子式互感装置运用的范围，就可以使得二次回路压降对于电能计量带来的作用有效降低，而且使得电能计量可靠性以及准确性得到有效上升。

五、结束语

当前电能计量体系依旧是处在试验时期，还存有各方面状况，没有用到贸易的结算中。其中的原因包含了下面几方面：第一，数字化的电能装置、电子式互感设备还有合并单元等多种装置技术不是非常成熟，在现场的运行进程当中状况频发；第二，对于数字化的电能计量体系各个误差环节的研究是分析不彻底的，没有达到共识；第三，缺乏通过实践检验的规范性条例；第四，缺少合理科学检定装置。