CN101806831B - 智能变电站电能表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站电能表，包括电能计量主CPU系统，其特征在于：还包括与电能计量主CPU系统相连的2路100兆光纤以太网口和2路10兆电以太网口、支持IEC 61850标准以及SNTP、IEC 61588对时协议，可直接接收电子式互感器遵循IEC 61850-9-1/9-2协议的数字采样信号输出，可直接接入智能变电站的GOOSE、MMS协议网络以及SNTP或IEC 61588对时网络实现高级智能功能，本表总体上无缝接入智能变电站系统，不需要任何中间协议转换设备，满足智能变电站对智能设备的基本技术要求和对计量单元的特殊要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能变电站电能表，属于智能电网计量技术领域。
背景技术
变电站电能表承担着计量收费的重要作用，是贸易结算的重要依据。目前，一般变电站的从计量互感器到电能表是基于电缆连接的能量传输模式，比如计量电流互感器额定输出为交流5A，计量电压互感器额定输出为交流100V，经大截面电缆接入变电站电能表，电能表一方面对模拟量输入进行AD转换和计算，一方面靠电压输入“窃电”转换成芯片所需要的工作电源来支撑整表运转，称之为基于模拟量输入、PT取能的电能表。电能表的累积电量由于需要集中抄录到供电局计量中心，所以变电站内一般设置有集中抄表系统，具体装置包括直接和电表通讯的集抄器，集抄器负责集中抄录一定数量的电能表计的电能量数据，抄录方式为基于通讯电缆连接的485主从方式，规约一般是DL/T645-2007/1997。另外，考虑到站内运行值班人员整理统计电能量形成报表的便利性，电能表还需要另外提供一个485串口通过集中规约转换器装置接入主要基于以太网103协议的站内后台系统，集中规约转换器装置和众多的电能表计同样多遵循DL/T 645-1997/2007协议。
智能电网建设提出了智能变电站概念，智能变电站和传统变电站截然不同，按照Q/GDW 383-2009<智能变电站技术导则>定义，智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能变电站采用了许多新设备，在过程层最重要的是采用了电子式互感器，按照IEC 61850的规定，电子式互感器的输出形式为遵循IEC 61850-9-1/9-2标准的数字信号，包括计量互感器，所以基于模拟量接入的传统变电站电能表已经不适用。在间隔层通讯上，为了保证各IED(智能电子装置)的互操作性，即共享信息的能力，智能变电站内设备一方面需要基于IEC 61850进行合理的建模，一方面各设备间应支持基于IEC 61850标准的通讯方式，对于传统电能表来说，基于485串口的DL/T 645规约已经不符合智能变电站对互操作性的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电能表，可以实现无缝直接接入智能变电站系统，不需要中间协议转换设备，达到信息共享标准化。
智能变电站强调了站内智能电子装置无缝互操作的概念，良好的互操作性是指站内各IED间按照IEC 61850标准直接无缝交互信息，为了满足良好的互操作性，新型电能表计在物理上，应具有IEC 61850推荐的百兆光纤网口和电以太网口，在软件功能上，应支持IEC 61850的9-1、9-2、GOOSE、MMS协议等，传统的基于能量耦合的模拟量传输方式进行AD转换采样，对外提供485或红外通讯串口并基于DL/T 645规约的通讯方式不能直接纳入智能变电站系统。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种智能变电站电能表，包括电能计量主CPU系统，其特征在于：还包括与电能计量主CPU系统相连的2路100兆光纤以太网口和2路10兆电以太网口、直接支持包括IEC 61850描述的9-1/9-2、GOOSE、MMS协议以及SNTP、IEC 61588对时协议。可直接接收电子式互感器遵循IEC 61850-9-1/9-2协议的数字采样信号输出，可直接接入智能变电站的GOOSE、MMS协议网络以及SNTP和IEC 61588对时网络实现高级智能功能，本表总体上无缝接入智能变电站系统，不需要任何中间协议转换设备，满足智能变电站对智能设备的基本技术要求以及对计量单元的特殊要求。
前述的智能变电站电能表，其特征在于：还包括与主CPU系统相连的1路高速脉冲输入电路，可实现两块电能表基于同一数字采样网络的电能计量互相比对校验。
前述的智能变电站电能表，其特征在于：供本表工作的双路交/直流冗余工作电源模块，与传统电能表主要依靠线路取能工作方式不同。
本发明所达到的有益效果：本发明的智能变电站电能表，2路光纤以太网及2路RJ45电以太网的设计，可完全无缝直接接入智能变电站系统，不需要任何中间转换设备。
附图说明
图1为本发明的智能变电站电能表原理框图；
图2为本发明的智能变电站电能表在电力系统中进行测量的连接示意图。
具体实施方式
本发明中的智能变电站电能表，采用双路直流电源冗余接入设计，确保不停运避免计量损失，当1路直流供电出现故障时，比如1路直流发生接地故障时，电能表靠另外1路直流仍能正常工作，另外，还设计了内部芯片工作电压的智能探测功能，当发现内部工作电压跌落或升高至限值时，主CPU启动临时存储功能，确保当前计量电能的安全存储，最大限度的减少计费损失。
液晶显示屏采用240X128点阵大屏幕中文字库液晶显示屏，提供详尽的电能信息显示。
2路100兆光纤以太网口、2路10兆电以太网口的组合是新型电表的智能物理基础，支持9-1/9-2、GOOSE、MMS等IEC 61850协议，支持SNTP、IEC 61588网络对时协议，灵活支持智能变电站各种组网配置方式。
4路计量脉冲输出电路用于电度累积值的脉冲输出指示，分别指示正向有功电能、反向有功电能、输入无功电能、输出无功。另外，还提供1路时钟脉冲输出电路，以便校验本表时钟走时精度，还包括一路费率时段切换、需量周期或滑差时间到达2合1指示脉冲输出电路，另外还包括1路可任意编程指定的脉冲输出。
与现有的电能表不同，本发明还设计了一路高速脉冲输入电路与主CPU系统相连，可以实现两块表基于同一数字采样网络的电能计量互相比对校验，省去专门的校验装置，校验手段简便可行。
综合上述介绍，本电能表不同于一般电能表计的特点是以下几点：
1.和数字化变电站电能表或传统变电站电能表不同，本表可完全无缝直接接入智能变电站系统，不需要任何中间转换设备。2路光纤以太网口及2路电以太网口的设计，满足智能变电站各种组网方案①IEC 61850-9-1/9-2采样值网、GOOSE网、MMS网三网合一方案，此时电能表仅需要1个光纤以太网口，三网功能经工具软件配置即可集中到1个指定网口；②IEC 61850-9-1/9-2采样值网、GOOSE网合一，MMS网独立方案，此时电能表分别对应提供1个光纤以太网口，1个电以太网口即可；③IEC 61850-9-2采样值网、GOOSE网、MMS网完全独立方案，此时电能表提供2个光纤以太网口，1个电以太网口即可。④IEC61850-9-2采样值网、GOOSE网、2个MMS网独立(指要求独立设计集中抄表器网络，也即集抄器网络和后台网络为两个独立MMS网)，此时电能表提供2个光纤以太网，2个电以太网口的最大配置即可。
2.本表还可配合另一只表完成计量比对校验试验，省去专门的校验装置。比对是相同准确度等级的计量器具之间的量值相互比较，比对方法成本相对较低，且简便易行，可用来确认计量器具计量性能是否正常，智能变电站由于具有采样值数字化组网传输的特点，所以两块相同精度等级的电能表对同一间隔互感器进行采样非常容易实现，在这种前提下，比对计量脉冲就非常简便，一只表的脉冲输出接入到另一只表的高速脉冲输入回路，借助电能表的液晶界面操作设定，就能完成规定的校验误差报表，报表可上传到PC机。
3.本表还可具有针对智能变电站的智能监测高级功能，自适应运行方式变化，完成计量PT的切换或并列选择等。本表通过接入GOOSE网络获得系统接线方式，以220KV双母线接线为例，通过获得GOOSE网络传来的母联断路器位置、I母PT刀闸位置、II母PT刀闸位置、本计量线路上母线隔离刀闸位置，可自动判断应接收I母PT数据或II母PT数据，从而完成自识别采样。
4.本表不仅依据IEC 61850对电能量进行了建模，另外还可选择依据IEC62056电能量建模，分别侧重变电站内通讯领域和水、电、热、气等公用领域，全面保证了电能表的互操作性。另外，还保留了对DL/T 645的支持，设计时保留红外及双485串口等。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种智能变电站电能表，包括电能计量主CPU系统，其特征在于：还包括与电能计量主CPU系统相连的2路100兆光纤以太网口和2路10兆电以太网口，直接支持IEC 61850描述的9-1/9-2、GOOSE、MMS协议以及SNTP、IEC 61588对时协议，还包括1路用于校验本表时钟走时精度的时钟脉冲输出电路，一路费率时段切换、需量周期或滑差时间到达2合1指示脉冲输出电路，1路可任意编程指定的脉冲输出电路，还包括与主CPU系统相连的1路高速脉冲输入电路，一只表的脉冲输出电路接入到另一只表的高速脉冲输入电路，实现两块电能表基于同一数字采样网络的电能计量互相比对校验。
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