CN102809741A - 智能型站用电能计量装置监测管理信息系统 - Google Patents

智能型站用电能计量装置监测管理信息系统 Download PDF

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刘长树
夏炳增
步东伟
李荣幸
张云峰
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本发明涉及一种变电站关口电能计量装置的在线校准及变电站安全运行控制系统。一种智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，包括1～m个主站、1～n个从站和1个服务中心，其中m、n为自然数，所述主站、从站和服务中心相互通讯连接；服务中心用来保存主站的信息，存储各主站测试得到的数据，从站作为远程的客户端和服务中心通过对主站的远程操控实现对关口电能表的远程在线校验及对PT、CT二次回路状态的检测；所述主站位于变电站内作为变电站的主控中心，包括工控机，通道切换模块，关口电能表，标准表和二次回路状态检测模块。本发明解决了现有的变电站电能计量系统中不能及时发现电能计量不准的缺陷，实现了变电站计量系统中各项指标远程实时在线监测。

Description

智能型站用电能计量装置监测管理信息系统
技术领域
本发明涉及一种变电站关口电能计量装置的在线校准及变电站安全运行控制系统，特别是涉及一种智能型站用电能计量装置监测管理信息系统。
背景技术
在各种变电站关口电能计量装置远程监测控制系统中，如变电站关口电能表远程在线检测系统，智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，变电站互感器在线监测系统等，一个完整的计量装置通常由电压互感器、电流互感器、二次回检测电路、电能表组成，为了保证计量的准确性，需要对运行中的电能计量系统的各部分进行周期校验。目前采用的鉴定方法是用电能表现场校验仪对计量系统中电能表进行现场校验；用互感器校验仪对电压互感器和电流互感器校验。这种鉴定方法存在如下几方面的不足：
1、实行的是周期鉴定，不能及时发现计量互感器和电能表计量不准或损坏不计量的问题。一旦电能计量系统中出现计量不准问题，需要等到下一鉴定日期才会发现，在此期间会因计量不准給电力系统造成巨大经济损失；
2、现场检验浪费大量人力物力。现场检验需要检验人员到变电站现场工作，对于跨地区特别是跨网省的变电站，检验人员非常辛苦，千里迢迢赶赴现场，还要携带检验设备，由于安全工作的需要现场检验工作还需要配合人员和带班领导，加上长途开车，还要配备司机以及后勤人员，每年进行的多次现场检验工作都需要大量人力物力保障；
3、现场检验时存在接线故障和安全隐患。根据管理需要，计量工作人员必须在现场进行电流、电压二次回路操作，工作人员对计量屏上的接线端子进行多次松开和旋紧等操作，经常有接线端子松动或滑丝等现象，人为地制造了电能计量装置故障，带来了电能计量装置较大的计量误差。另外电压回路的接线存在金属外露部分，计量人员带电作业存在一定的安全隐患，易出现过严重的安全事故。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种智能型站用电能计量装置监测管理信息系统,解决了现有的变电站电能计量系统中不能及时发现电能计量不准的缺陷，实现了变电站计量系统中各项指标远程实时在线监测。
本发明所采用的技术方案：
一种智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，包括1～m个主站、1～n个从站和1个服务中心，其中m、n为自然数，所述主站、从站和服务中心相互通讯连接；服务中心用来保存主站的信息，存储各主站测试得到的数据，从站作为远程的客户端和服务中心通过对主站的远程操控实现对关口电能表的远程在线校验及对PT、CT二次回路状态的检测；所述主站位于变电站内作为变电站的主控中心，包括工控机，通道切换模块，关口电能表，标准表和二次回路状态检测模块，其中，
工控机，是主站的控制核心，向下通过RS485通信接口连接通道切换模块，控制通道切换模块的通道切换；此RS485通信接口又与关口电能表通讯，读取关口电能表的数据信息；所述工控机向上通过LAN口或GPRS接口与服务中心或/和从站通讯，下载校验计划并上传测试数据；同时通过RS232接口与标准表进行数据交换，并与二次回路状态检测模块通信，读取相应通道二次回路的状态信息；
通道切换模块：包括关口电能表的校验切换电路及电能脉冲切换电路，PT回路负荷检测切换电路， CT回路负荷检测切换电路；对输入的电压电流信号，电能脉冲信号进行调理，接受回路切换信号的控制对测试通道进行切换；输出CT二次回路的电流和电压信号、PT二次回路的电压和电流信号、PT二次出线侧的电压信号（用于PT压降测试）；
标准表：提供测试标准，测试电压、电流、相位、频率，对关口电能表进行误差校验；
二次回路状态检测模块：检测通道切换模块对应通道的PT二次回路压降值。
 所述的智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，包括1～m个通道切换模块，所述通道切换模块采用基于DSP2812的DSP控制器，通过RS485通信接口和工控机相连，接收工控机发送来的指令，控制不同的继电器吸合，将相应的通道的3相电压和3相电流测量信号加到标准表的测量信号输入端，进行测量；每个通道切换模块中
关口电能表的校验切换电路及电能脉冲切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电能表端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时互感器的三相四线电流接入标准表的电流输入端，所述电能表的电能脉冲输出信号PLUS1-M,PLUS1-S接入标准表的脉冲计量输入端,实现对所述电能表的校验；
PT回路负荷检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电压互感器端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时互感器的三相四线电流接入标准表的电流输入端，实现对相应互感器PT负荷的检测；
CT回路负荷检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电流互感器端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时电流互感器的三相四线电流)接入标准表的电流输入端，实现对相应互感器CT负荷的检测；
PT二次压降的检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，对应的电压互感器端的三相四线和电能表端的三相四线电压接入二次回路状态检测电路，实现对PT回路二次压降的检测。 
主站对变电站多块电能表的电能脉冲信号、电压信号、电流信号等信号采集通过通道选择切换后连接到主站中的标准表的计量输入端和二次回路状态检测单元，实现对现场多块电能表进行校核以及对二次回路状态进行监测，并可通过通信接口远传被检测的数据和二次回路的各个状态量。控制以服务中心为主导实现，从站没有指定的服务中心或者与指定的服务中心无法连接时，从站可以充当服务中心的部分角色。
所述的智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，二次回路状态检测模块包括隔离变压器T1，T2，T3；运放U1，U2，U3以及含有AD转换的DSP2812；以实现对PT电压互感器输出端电压PT1-U和PT电压互感器进入电能表端电压DPT1-U间电压差的测量；隔离变压器T1将始端电压PT1-UA传递到次级，以便与末端电压DPT1-UA相比较，并且实现装置的两个输入端之间的电气隔离：将被测的PT二次回路两端的电压PT1-UA、DPT1-UA通过通道切换模块接到二次回路状态检测电路的两个输入端，通过测出C1点和DPT1-UA+点间的电压UC1 DPT1-UA+，测得PT二次回路的压降；电阻R1和运放U1构成压降信号的采样和放大，然后通过电阻R4进入DSP2812进行AD转换，并将测量数据通过DSP的RS232口送入上位的工控机。
本发明的有益效果：
1、本发明智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，实现了电能表的在线校验和PT，CT的在线状态检测，能够及时发现计量回路中的互感器和电能表计量不准或损坏不计量的问题。保证了变电站电能计量系统计量的准确性，具有明显的经济效果。实现了变电站电能表的远程抄表和远程实时在线监测出变电站电能计量系统计量异常，并能在变电站电能计量系统出现异常时对系统进行修正，减少因计量不准給电力系统造成的巨大经济损失。
2、本发明智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，设计合理，结构简单，容易实现。通过采用一块标准表和一块二次回路状态检测电路实现了对多个电能表的校验和检测。采用该系统后，计量工作人员无须在现场电流、电压二次回路操作，降低了可能存在的人为故障和人身安全隐患，为安全生产提供强有力的物质保障。
3、本发明智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，对现场电能计量装置的信息采集和操作，均在供电企业的主站计算机上实现，因此快速、高效、可靠、安全，降低了工作人员的劳动强度，提高了用电管理的现代化水平，有助于树立良好的企业形象，大大提升企业的竞争力，具有良好的社会效益。
附图说明
图1：智能型站用电能计量装置监测管理信息系统结构框图；
图2：智能型站用电能计量装置监测管理信息系统主站工作原理图；
图3：通道切换模块电路原理图；
图4：二次回路状态检测电路原理图。
具体实施方式
实施例一：参见图1、图2，本发明智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，包括1～m个主站、1～n个从站和1个服务中心，其中m、n为自然数，所述主站、从站和服务中心相互通讯连接；服务中心用来保存主站的信息，存储各主站测试得到的数据，从站作为远程的客户端和服务中心通过对主站的远程操控实现对关口表的远程在线校验及对PT、CT二次回路状态的检测；     图2所示为主站的工作原理结构示意图，主站位于变电站内作为变电站的主控中心，包括工控机，通道切换模块，关口电能表，标准表和二次回路状态检测模块，其中，工控机是主站的控制核心，向下通过RS485通信接口连接通道切换模块，控制通道切换模块的通道切换；此RS485通信接口又与关口电能表通讯，读取关口电能表的数据信息；所述工控机向上通过LAN口或GPRS接口与服务中心或/和从站通讯，下载校验计划并上传测试数据；同时通过RS232接口与标准表进行数据交换，并与二次回路状态检测模块通信，读取相应通道二次回路的状态信息；
通道切换模块：包括关口电能表的校验切换电路及电能脉冲切换电路，PT回路负荷检测切换电路， CT回路负荷检测切换电路；对输入的电压电流信号，电能脉冲信号进行调理，接受回路切换信号的控制对测试通道进行切换；输出CT二次回路的电流和电压信号、PT二次回路的电压和电流信号以及PT二次出线侧用于PT压降测试的电压信号；
标准表：提供测试标准，测试电压、电流、相位、频率，对关口电能表进行误差校验；
二次回路状态检测模块：检测通道切换模块对应通道的PT二次回路压降值。
本发明智能型站用电能计量装置监测管理信息系统中可以有一个或多个主站，可以有一个至多个从站。主站与服务中心和从站通过拨号或专线光纤等多种通信方式实现数据传送。控制以服务中心为主导实现。如果有从站而没有指定的服务中心或者与指定的服务中心无法连接时，从站本身可以来充当服务中心的部分角色。主站是智能型站用电能计量装置监测管理信息系统实现核心，主站对变电站多块电能表的电能脉冲信号、电压信号、电流信号等信号采集通过通道选择切换后连接到主站中的标准表的计量输入端和二次回路状态检测单元，实现对现场多块电能表进行校核以及对二次回路状态进行监测，并可通过通信接口远传被检测的数据和二次回路的各个状态量。
主站的工作过程：工控机通过RS485通信接口发送控制命令到“通道切换模块1”，控制“通道切换模块1”工作，系统中其余“通道切换模块”全部停止工作，此时“电能表1”线路的电能测量信号量就会通过“通道切换模块1”接到“标准表”和“二次回路状态检测”电路，“标准表”对“电能表1”进行校验，校验数据通过RS232(2),发送到工控机；同时，二次回路状态检测单元对与“电能表1”相连的PT互感器,CT互感器的状态进行检测,检测数据通过串行口RS232(1)也发送到工控机。至此，对电能表1的校验就完成了。接着,工控机将会通过RS485通信接口发送控制命令到“通道切换模块2”，控制“通道切换模块2” 工作，系统中其余“通道切换模块”全部停止工作，此时与“电能表2”相关的测量信号量就会接到“标准表”和“二次回路状态检测”电路中，实现对“电能表2”的校验和状态检测。对系统中第N路的“电能表n”的校验和状态检测过程和前述一样。当系统完成对“电能表n”的校验和状态检测后，又会回到对“电能表1”的校验和状态检测，如此循环，就实现了对系统中所有“电能表”的在线校验和状态检测。工控机通过LAN口或GPRS方式与远程的服务中心相连，实现远程数据传输。
实施例二：参见图1、图2、图3，本实施例的智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，主站中通道切换模块的电路原理图如图3所示（以通道切换模块1为例）。通过通道切换模块实现用一块标准表和一块二次回路状态检测电路对多个电能表的校验和检测。
通道切换模块电路的工作原理是：DSP2812通过RS485通信接口和工控机相连，接收工控机发送来的指令，控制相应的继电器吸合，将相应的通道的3相电压和3相电流测量信号加到标准表的测量信号输入端，进行测量。
通过DSP2812接收工控机发送过来的命令，控制不同的继电器闭合来实现不同的功能。以下是以通道切换模块1为例来说明本发明中通道切换模块的工作原理，其余通道切换模块的工作原理和通道切换模块1相同。
1、电能表的校验：当DSP2812控制继电器K1，K2，K3，K4吸合时，DPT1-UA，DPT1-UB， DPT1-UC，DPT1-UO，（电能表端的的三相四线电压）接入标准表的电压输入端，同时CT1-IA，CT1-IB，CT1-IB，CT1-IO(CT1互感器的三相四线电流)接入标准表的电流输入端，所述电能表的电能脉冲输出信号PLUS1-M,PLUS1-S接入标准表的脉冲计量输入端,实现对所述电能表的校验。
2、PT回路负荷检测：当DSP2812控制继电器K11，K12，K5，K6吸合时，PT1-UA，PT1-UB，PT1-UC，PT1-UO，（电压互感器端的的三相四线电压）接入标准表的电压输入端，同时PT1-IA，PT1-IB，PT1-IB，PT1-IO(PT1互感器的三相四线电流)接入标准表的电流输入端，实现对互感器PT1负荷的检测。
3、CT回路负荷检测：当DSP2812控制继电器K7，K8，K3，K4吸合时，CT1-UA，CT1-UB，CT1-UC，CT1-UO，（CT1电流互感器端的的三相四线电压）接入标准表的电压输入端，同时CT1-IA，CT1-IB，CT1-IB，CT1-IO(CT1电流互感器的三相四线电流)接入标准表的电流输入端，实现对互感器CT1负荷的检测。
4、PT二次压降的检测：当DSP2812控制继电器K9，K10，K11，K12吸合时，PT1-UA，PT1-UB，PT1-UC，PT1-UO，（PT1电压互感器端的的三相四线电压），DPT1-UA，DPT1-UB，DPT1-UC，DPT1-UO，（电能表端的的三相四线电压）接入二次回路状态检测电路，实现对PT回路二次压降的检测。
实施例三：参见图1～图4，本实施例的能型站用电能计量装置监测管理信息系统，与实施例一或实施例二相比，进一步公开了主站中的一种二次回路状态检测模块的实现方式，参见图4，二次回路状态检测模块包括隔离变压器T1、T2、T3；运放U1、U2、U3以及含有AD转换的DSP2812。实现了对PT电压互感器输出端电压PT1-U和PT电压互感器进入电能表端电压DPT1-U间电压差的测量。
其工作原理是：以三相中的A相为例来说明，B相和C相 和A相的结构，工作原理相同。隔离变压器T1的主要作用是将始端电压PT1-UA传递到次级，以便与末端电压DPT1-UA相比较，并且实现装置的两个输入端之间的电气隔离，确保测量的安全性。具体工作过程如下：将被测的PT二次回路两端的电压PT1-UA、DPT1-UA通过通道切换模块接到二次回路状态检测电路的两个输入端（图中PT1-UA+,PT1-UA-端及DPT1-UA+,DPT1-UA-端，由于隔离T1的变比为1:1，T1的次级电压UC1D1应和UPT1-UA+PT1-UA-电压相等，因D1点和末端的DPT1-UA-相连，因此测出C1点和DPT1-UA+点间的电压UC1 DPT1-UA+，也就测得了PT二次回路的压降。R1和U1构成了压降信号的采样和放大，然后通过R4进入DSP2812进行AD转换，并将测量数据通过DSP的RS232口送入上位的工控机。

Claims (3)

1.一种智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，包括1～m个主站、1～n个从站和1个服务中心，其中m、n为自然数，所述主站、从站和服务中心相互通讯连接；服务中心用来保存主站的信息，存储各主站测试得到的数据，从站作为远程的客户端和服务中心通过对主站的远程操控实现对关口电能表的远程在线校验及对PT、CT二次回路状态的检测；其特征是： 所述主站位于变电站内作为变电站的主控中心，包括工控机，通道切换模块，关口电能表，标准表和二次回路状态检测模块，其中，
工控机，是主站的控制核心，向下通过通信接口连接通道切换模块并与关口电能表通讯连接，控制通道切换模块的通道切换并读取关口电能表的数据信息；所述工控机向上通过通信接口与服务中心或/和从站通讯，下载校验计划并上传测试数据；同时与标准表进行数据交换，并与二次回路状态检测模块通信，读取相应通道二次回路的状态信息；
通道切换模块：包括关口电能表的校验切换电路及电能脉冲切换电路，PT回路负荷检测切换电路， CT回路负荷检测切换电路；对输入的电压电流信号，电能脉冲信号进行调理，接受回路切换信号的控制对测试通道进行切换；输出CT二次回路的电流和电压信号、PT二次回路的电压和电流信号以及PT二次出线侧用于PT压降测试的电压信号；
标准表：提供测试标准，测试电压、电流、相位、频率，对关口电能表进行误差校验；
二次回路状态检测模块：检测通道切换模块对应通道的PT二次回路压降值。
2.根据权利要求1所述的智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，其特征是：包括1～m个通道切换模块，所述通道切换模块采用基于DSP2812的DSP控制器，通过RS485通信接口和工控机相连，接收工控机发送来的指令，通过控制不同的继电器吸合，将相应的通道的3相电压和3相电流测量信号加到标准表的测量信号输入端，进行测量，用一块标准表和通过二次回路状态检测电路实现对多个电能表的校验和检测；所述每个通道切换模块中
关口电能表的校验切换电路及电能脉冲切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电能表端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时互感器的三相四线电流接入标准表的电流输入端，所述电能表的电能脉冲输出信号PLUS1-M,PLUS1-S接入标准表的脉冲计量输入端,实现对所述电能表的校验；
PT回路负荷检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电压互感器端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时互感器的三相四线电流接入标准表的电流输入端，实现对相应互感器PT负荷的检测；
CT回路负荷检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，电流互感器端的三相四线电压接入标准表的电压输入端，同时电流互感器的三相四线电流)接入标准表的电流输入端，实现对相应互感器CT负荷的检测；
另外，还包括PT二次压降的检测切换电路：DSP2812控制相应的继电器吸合，对应的电压互感器端的三相四线和电能表端的三相四线电压接入二次回路状态检测电路，实现对PT回路二次压降的检测。
3.根据权利要求1或2所述的智能型站用电能计量装置监测管理信息系统，其特征是：二次回路状态检测模块包括隔离变压器T1、T2、T3；运放U1、U2、U3以及含有AD转换的DSP2812；隔离变压器T1将始端电压PT1-UA传递到次级，以便与末端电压DPT1-UA相比较，并且实现装置的两个输入端之间的电气隔离；将被测的PT二次回路两端的电压PT1-UA、DPT1-UA通过通道切换模块接到二次回路状态检测电路的两个输入端，通过测出C1点和DPT1-UA+点间的电压UC1 DPT1-UA+，测得PT二次回路的压降；电阻R1和运放U1构成压降信号的采样和放大，然后通过电阻R4进入DSP2812进行AD转换，并将测量数据通过DSP的RS232口送入上位的工控机。
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