关口计量回路隐性损耗在线监测装置的研究和应用

李方强，徐宏涛，于亚洲

（华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 277103）

0 引言

电力系统中计量绕组电压互感器（PT）及二次回路的压降不可忽视，压降过大将影响最终的电能计量和结算，且电压回路二次压降不易被发现，而电科院每两年做一次压降损耗测量试验，试验周期过长。因此，研制一套二次压降损耗在线检测装置势在必行。

1 影响因素及一般测量方法

电力系统中用于关口计量的电压互感器(PT)安装位置一般与控制室的电能表距离较远，通常为几十米到上百米不等，其间有连接两者的二次电缆、熔断器、切换继电器、PT并列柜、端子排等电气元件，这些设备构成二次回路的电阻值达到了欧姆量级，导线上的电压降有几百毫伏至一伏以上，严重地影响了电能计量的准确度[1]。

电压互感器（PT）二次压降的测量方法种类有很多，通常分为两大类，即直接测量法和间接测量法[2]。①直接测差法，在现场应用中存在敷设电缆线路长、电缆线滚子重、线径细容易断裂、放线环节繁琐、误碰带电设备、工作效率低下等问题[3]。②间接测量法，包括高准确度电压表测量法、无线监测仪测量法和某些国内外厂家采用的负荷比较测量法等。其中无线监测仪测量法采用无线通讯方式，而现场环境中，禁止使用无线电发射设备。以上两种方法在运行设备接临时测量线时，威胁到运行中的线路保护装置的安全运行[4]，同时也存在人身触电的安全风险。

传统的压降损耗测量方法（图1）存在弊端，只能测量从端子箱到计量端子之间的损耗，而从电压互感器到端子箱之间的压降损耗无法测量，并且压降损耗测量试验每两年做一次，试验周期过长。

2 在线监测装置原理

在线监测装置分别由主机、分机、分析软件、基准对比法组成（图2）。

主机（分机）的测量采集模块首先对20ms的电压有效值进行高频次高精度的同步测量采样，测量采样后的数据进入数据整理单元，整理后的数据，传送给数据转换模块，数据转换模块用于模数转换，单片机在对获得的数据进行处理，处理后的数据采取均方根法计算电压的有效值，采用快速傅里叶变换（FFT）的原理获取初相角数据的测量。比差测量[5]的计算是采用同一时刻测得的电能表侧电压有效值与电压互感器(PT)二次侧电压有效值之差。角差计算采用的是北斗或GPS纳秒级标准时间在同一时刻测量的电能表侧电压初相角与电压互感器(PT)二次侧的电压初相角之差。以上方法实现电压压降高精度的测量，并且对测量数据进行了温度补偿修正和显示、存储、报警等。

在线检测装置数据传输是以二次电压线间歇式载波通讯方法代替传统的无线或有线通讯方式，消除了敷设通讯电缆的安全隐患和繁琐的工作[6]。数据载波通讯模块主要用于把主机、分机通讯数据信号加载在二次电压传输线上，借助二次电压线路实现数据通讯，节省了敷设通讯线路的费用。二次电压线接口电路完成与二次线缆的耦合。载波模块采用数字频移键控调制电路、半双工通讯方式，载波中心频率符合标准范围要求的67.50kHz。其中的反馈电路可使载波数据在电压互感器(PT)二次电压线路传输时衰减较大的情况下也能稳定转出，通过该载波系统就可将电压互感器(PT)侧模块所采集的数据通过电压互感器(PT)二次电压线路传送至主机侧[7]。

3 在线检测装置的创新点

（1）基准对比法。此方法解决了业界无法在互感器本体处测量压降损耗的弊端，在线检测装置采样标准电压数据和电压互感器（PT）试验误差数据，修正后作为基准值，与测量采集到的电压互感器真值进行实时对比，得到损耗情况，此方法弥补了业界存在的测量漏洞。

（2）全年在线实时监测。实现了对二次压降损耗的全年在线实时监测，避免了试验合格后，因各种因数影响出现的超标压降损耗不能及时发现，影响企业各项经济指标。

（3）间歇式数据载波传输。间歇式数据载波传输只在数据传输时占用载体传输，无数据传输时脱离载体，避免影响，把二次回路损耗降低到最低点[8]。

4 在线检测装置的应用

在线检测装置研制成功后，我们首先应用于十里泉发电厂220kV乙站的关口计量回路进行监测试验。根据采集的数据得到了二次压降损耗发展趋势，如图3所示，从图中可以看出：A、B相压降损耗过大。图4为A相PT根部压降趋势图， A相PT根部压降损耗过大。

根据现场自查，实施前后计算二次损耗由实施前损耗0.17%降低到实施后损耗0.0988%（表1、表2）。

表1 实施前压降测量值

表2 实施后压降测量值

电科院2017年试验报告原综合误差0.179%，经过新装置发现和整改后电科院2019年再次试验数据值降低到0.097%，计算二次损耗降低了0.082%。实施前：乙站实施前损耗：0.179%，影响电量数量：895万kW·h；实施后：乙站实施后损耗：0.097%，影响电量数量：485万kW·h。

计算二次损耗由实施前损耗0.179%影响电量数量895万kW·h降低到实施后损耗0.097%影响电量数量485万kW·h，以某厂年发电量100亿kW·h，乙站上网电量50亿kW·h计算。仅此一项某厂年可减少电量损失410万kW·h/年，按照上网电价0.4元计算折合人民币164万元。

5 结论

在线检测装置在十里泉发电厂220kV升压站一年多的现场实际中，效果显著，能够达到在线监视，及时发现和处理关口计量二次电压损耗影响电量计量损失的问题，直接提高了发电厂关口计量经济指标以及电网的计收精确度，减少了因计量问题引起的经济纠纷，营造了良好的社会效益。