电力用户用电信息采集系统终端电源接入技术

陶 忠

(国网江苏省电力有限公司江阴市供电分公司，江苏 无锡 214400)

0 引言

线损管理是供电企业综合管理水平的集中体现,是提高供电企业经济效益的重要手段。现代化电网线损管理离不开用电信息采集系统这一重要支撑。电能采集终端作为智能电网建设的重要基础设备,越来越受到电力企业、研究机构和生产公司的高度重视。在同期线损实际管理工作中,35 kV及以上电力用户电能表信息采集失败会对所辖供电地区35 kV及以上分压分线线损指标分析造成严重影响,全面提高35 kV及以上电力用户用电信息的采集成功率在线损管理工作中起着十分重要的作用。

1 现状分析

35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端由安装在用户变电所内的专变采集终端和电能表组成。用电信息的采集通过专变采集终端采集电能表的信息实现。在实际工作中,各供电企业对35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端的专变采集终端和电能表的安装缺乏统一技术标准和设计规范,大部分35 kV及以上电力用户变电所专变采集终端工作电源接入不规范,电能表辅助电源的接入存在随意性。一旦供电线路停电后,往往导致专变采集终端失电；对于未接辅助电源的电能表来说,由于采用线路供电的电压互感器二次电压消失,电能表无法工作。上述情况均会导致信息采集失败。同期线损管理系统在日电量统计上要求一天24 h上下两个零点表底码均能成功采集,任何一个表底码缺失均会导致电量无法统计。35 kV及以上电力用户因用电量大,表底码采集失败会对供电企业同期线损统计分析将造成重大影响。

一旦发生供电线路计划停电或事故停电,35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端持续工作是确保信息采集成功的关键。因此,35 kV及以上电力用户变电所专变采集终端工作电源和电能表辅助电源的接入必须要有规范性技术要求。近年来,对于新建35 kV及以上电力用户变电所专变采集终端工作电源和电能表辅助电源的接入,一些地区供电企业在设计规范上开始采用接入所内不间断电源UPS的技术方案,从而使得用电信息采集系统终端在供电线路失电后仍能够保持持续工作。

2 存在问题

目前,专变采集终端工作电源的技术规范为交流单相或三相供电,视在功率不大于15 VA；电能表辅助电源的技术规范为AC/DC自适应输入,当采用外部辅助电源供电时,功耗小于10 VA。由此可见,专变采集终端工作电源和电能表辅助电源同时接入交流电源后,总功率小于25 VA。

在实际工作中,35 kV及以上电力用户在遇到供电线路计划停电或事故停电时,根据变电所所内交流电源系统配置的不同,在技术上对应了两种不同的解决方案。

(1) 对于35 kV及以上自动化电力用户变电所,所内均配备了UPS。专变采集终端工作电源和电能表辅助电源只要接入UPS交流输出,就能确保终端装置不失电,实现用电信息采集系统持续采集电能表信息。

(2) 对于35 kV及以上非自动化电力用户变电所,因投运时间久,变电设备老旧,一般不配备UPS。专变采集终端工作电源和电能表辅助电源仅接入所用电,供电线路停电后所用电消失,导致终端装置失电,用电信息采集系统将无法采集电能表信息。因此,必须在电力用户变电所内加装UPS,将专变采集终端工作电源和电能表辅助电源接入UPS交流输出,才能确保终端装置不失电。

在实际运行环境中,一旦出现UPS设备损坏或UPS内部逆变器元件故障,将无法保证终端装置正常供电或供电线路失电后终端装置的持续工作。因此,亟需一种新的技术解决方案。

3 新技术可行性分析

35 kV及以上变电所均配备蓄电池组直流操作系统,由交流浮充系统和蓄电池组构成了直流操作电源。无论供电线路是否失电,该电源系统均可以提供稳定的直流电源。如若专变采集终端工作电源和电能表辅助电源能够适应直流输入,无疑将为35 kV及以上电力用户用电信息采集提供一个更为可靠的电源环境。与交流供电相比,直流供电不仅稳定性高,蓄电容量大,供电时间长,而且彻底摆脱配置UPS逆变器的束缚,用电信息采集系统终端装置工作电源的可靠性、经济性将得到质的提升。

3.1 电能表

国家电网公司企业标准Q/GDW 1827—2013《三相智能电能表技术规范》指出,电能表配备的辅助电源接入适应AC/DC输入方式。由此可见,电能表辅助电源接入直流电源技术上不存在问题。

3.2 专变采集终端

国家电网公司企业标准Q/GDW 1374.1—2013《专变采集终端技术规范》指出,专变采集终端工作电源的技术规范为交流单相或三相供电。

目前,江苏省广泛使用的专变采集终端型号为Ⅰ型、Ⅱ型,其中：Ⅰ型适用于10 (20) kV,35 kV及以上电压等级高压电力用户；Ⅱ型适用于低压电力用户及地下配电所高压电力客户；工作电源均采用交流单相供电。如若对专变采集终端的电源模块进行技术改造,实现交直流自适应,将为增加直流供电电源技术方案的实施带来可能。

4 方案实施

经技术改造,专变采集终端电源模块实现了交直流自适应功能,并顺利通过型式试验测试。2020年11月,国网江阴市供电公司7户35 kV电力用户采用了具备交直流自适应功能的用电信息采集系统终端,该设备在直流供电模式环境下运行取得了满意成效。专变采集终端电源模块在增加交直流自适应功能后,装置外形及接线端子未发生改变；10 (20) kV及以下电力用户依旧采用交流供电工作模式不变。

5 完善建议

为进一步完善35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端装置电源接入技术方案,使其具备交流、直流两种供电选择模式,提出以下建议。

(1) 提高对大客户用电信息采集成功重要性的认识,将35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端工作用电归属为变电所所用电源系统重要负荷,与变电所控制电源、合闸电源、事故照明电源等直流负荷置于同一等级。

(2) 完善用电信息采集系统终端的电源供电模式,在原交流供电模式的基础上增加直流供电新模式。交流供电模式中交流电源取自UPS交流输出；直流供电新模式中直流电源取自变电所直流系统母线,经空气开关引入。

(3) 对于今后新建35 kV及以上电力用户变电所,专变采集终端工作电源和电能表辅助电源在接入方式上由单一交流供电模式调整为交流、直流两种供电模式,建议将直流供电模式作为首选。

(4) 对于35 kV及以上非自动化电力用户变电所,在技术改造方案上优先选择直流供电模式,将专变采集终端工作电源和电能表辅助电源一并改接至直流电源系统。

6 结束语

(1) 35 kV及以上电力用户用电信息采集系统终端的工作电源接入技术创新,为实现35 kV及以上电力用户在供电线路停电后电能表信息的持续采集,在原有交流供电模式的基础上,提供了一种更加稳定、持续、可靠的直流电源接入技术,有效提升电力大客户用电信息采集成功率,为供电企业线损分析决策提供了精准技术支撑。

(2) 用电信息采集系统终端的直流供电模式是在现有交流供电模式基础上的一次技术创新。直流供电回路较原交流供电回路环节减少,可靠性增强,消除了交流输入模式下对UPS电源的依赖性,彻底消除了用电信息采集系统终端在交流电源供电模式下电源中断不能持续工作的弊端。

(3) 具备交直流自适应电源模块的新型专变采集终端产品在工作电源适应上实现了多样性,更具有生命力。完善后的电源接入技术方案具有通用性,普遍适应于国家电网公司各省市所辖35 kV及以上电力用户变电所用电信息采集系统终端的工作电源接入,精准提升35 kV及以上电力大客户用电信息采集率,为同期线损统计分析和营销需求侧管理提供了可靠的技术保障。