CN103472433B - 智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置及方法，误差检测装置包括电能表现场校验仪和高精度模拟信号源，高精度模拟信号源输出三相电压、电流模拟量同时输入被检测智能变电站电能计量二次系统和电能表现场校验仪，同时电能计量二次系统中数字式电能表的电能量脉冲也输入到电能表现场校验仪，把电能计量二次系统和电能表现场校验仪计量的电能进行比较，实现智能变电站电能计量二次系统虚负荷整体检测。本发明解决了智能变电站电能计量二次系统虚负荷下整体检测的难题，整个检测工作可以在数分钟内完成，简单易行，具有较高的经济性、可靠性、安全性。

Description

智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置及方法

技术领域

本发明涉及智能电网中智能变电站调试时的电能计量装置校验技术领域,特别是一种智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置及方法。

背景技术

传统能源的枯竭与人类高速发展对电力需求日益增长之间的矛盾越来越突出，为解决电力危机问题，智能电网成为各国政府、电力部门及科研机构重点研究对象。国际上智能电网的概念形成有一个过程，由于各国电网的发展水平和状态不同，因此，各国建设一个满足未来发展需求的电网目标就不同，出发点也不同，驱动因素也不同，发展思路也不同。美国提出以高性价比的电脑、电子设备和可控电力元器件等为基础，利用网络通信技术、自动控制和信息技术，将这些技术和原有的输、配电基础设施高度结合而形成的新型电网。欧洲提出将电力与通信和计算机控制连接在一起，以获取在供电可靠性、传输容量和客户服务等方面的巨大效益。而我国国家电网公司形成了“一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五个内涵”的中国特色坚强智能电网的战略发展思路框架。

智能电网的发展离不开智能变电站的建设，智能变电站相关技术的研究与发展，获得了众多电力用户、科研、设计、制造部门的关注。我国智能电网的发展已经走在了世界前列，已有多座智能变电站被建立。此时，变电站的电能计量模式已经发生了质的转变，电能计量二次系统的构成与工作方式也发生了质的变化：传统变电站中的电能计量系统由电磁式电流/电压互感器（输出模拟信号）、电能表和连接电缆构成，传统变电站的电能计量二次系统主要由传统电流/电压互感器二次电缆、模拟信号接口电能表构成；而在智能变电站中，电能计量二次系统主要由带模数转换器的合并单元、光纤和数字式电能表组成。

智能变电站电能计量二次系统的结构和组成都与传统变电站有了很大不同，同时整个电能计量二次系统的精确性对电量具有很大影响；再者，传统变电站电能计量二次系统可以通过测量电压互感器二次压降及整个二次回路的二次负荷来判定其准确度等级是否满足规程规定，以保证电能计量的公平、公正。但是，智能变电站电能计量二次系统的结构和工作机理与传统变电站不同，传统变电站电能计量二次系统的误差检测方法已经不在适合智能变电站电能计量二次系统的误差检测，特别是智能变电站电能计量二次系统引入了带模数转换器的合并单元，电压、电流模拟信号被转换为数字信号之后在提供给电能计量使用，在转换过程中不可避免对电能计量信号的精度产生影响。目前，通过查阅国内外文献，还没有发现关于智能变电站电能计量二次系统整体误差检测方面的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置及方法，以满足智能变电站现场电能计量二次系统整体虚负荷误差检测的要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置，包括电能表现场校验仪和高精度模拟信号源，所述电能表现场校验仪并联接入智能变电站电能计量二次系统电流互感器与被试电流合并单元之间；所述电能表现场校验仪、高精度模拟信号源输出端均并联接入智能变电站电能计量二次系统电压互感器与被试电压合并单元之间，所述电能表现场校验仪与智能变电站电能计量二次系统的数字式电能表连接；所述电能表现场校验仪输出端与上位机连接；所述高精度模拟信号源输出端与所述电能表现场校验仪连接。

本发明检测智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差的方法为：高精度模拟信号源输出的三相电压模拟量被传输到电压合并单元转换成FT3格式的电压数字信号，FT3格式的电压数字信号经光纤传输至电流合并单元，同时高精度模拟信号源输出的三相电流模拟量被电流合并单元转换成电流数字信号，FT3格式的电压数字信号和电流数字信号被电流合并单元封装成IEC61850-9-2报文格式的数字信号，并通过智能变电站电能计量二次系统网络交换机传输给数字式电能表，数字式电能表计算出虚负荷情况下的电能量，并通过光电转换器把电能脉冲传输到电能表现场校验仪；高精度模拟信号源输出的三相电压模拟量和三相电流模拟量接入电能表现场校验仪进行电能计算，得出虚拟负荷的电能值，即标准电能值；电能表现场校验仪对和进行比较，计算出电能计量二次系统虚负荷下计量误差，完成对智能变电站电能计量二次系统虚负荷下的整体检测。

电能计量二次系统虚负荷下的误差计算公式为：

，

其中，，N为脉冲数，C为数字式电能表常数

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的装置结构简单，运行可靠；使用本发明的装置及方法，校验人员能够在与一次高压回路没有任何电气接触的情况下进行虚负荷误差检测；解决了智能变电站电能计量二次系统无法进行整体检测及校验的难题，并且本发明提出的方法简单易行，整个检测工作可以在数分钟内完成，具有较高的经济性、可靠性、安全性和高效性。

附图说明

图1为本发明虚负荷检测装置与电能计量二次系统连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，高精度模拟信号源（型号：DK-56C2）同时输出三相电压模拟量U _a、U _b、U _c和三相电流模拟量I _a、I _b、I _c，经过导线分别接入传统电压互感器二次回路和传统电流互感器二次回路空开之后的被试电压合并单元和电流合并单元，考虑安全要素，防止电压、电流互感器二次向一次反升压及升流，电压互感器和电流互感器二次回路空开必须断开。同时，U _a、U _b、U _c和I _a、I _b、I _c还输入电能表现场校验仪，并计算得出虚拟负荷的电能值，即标准电能值。三相电压模拟量U _a、U _b、U _c被输入至带模数转换器的被试电压合并单元，被转换成FT3格式的数字报文，经光纤传输至带模数转换器的被试电流合并单元。三相电流模拟量I _a、I _b、I _c被输入至带模数转换器的被试电流合并单元，被试电流合并单元把FT3格式的电压信号和数字电流信号转换成IEC61850-9-2格式报文，并通过光纤传输至网络交换机，再由网络交换机通过光纤把三相电压、电流信号传送至数字式电能表，由数字式电能表计算出虚负荷情况下的电能量。数字电能表计量的电能值不仅可以反映被试电压合并单元和电流合并单元的误差，还可以反映数字电能表本身的计量误差，因此，本发明提出的方法可以检测电能计量二次回路的整体误差。数字式电能表的输出脉冲被传送到电能表现场校验仪，并由电能表现场校验仪把与进行比较，计算出电能计量二次回路虚负荷下的有功、无功计量误差，完成对智能变电站电能计量二次回路虚负荷下的整体检测。误差计算公式为：

（1）

（2）

把（2）式带入（1）中，得出：

（3）

式（3）中N为脉冲数，C为数字式电能表常数。

上位机中装有上位机系统软件，上位机系统软件由五大功能模块组成，分别是：实时数据模块、历史数据模块、系统及参数设置模块、有功精度测试模块、无功精度测试模块，各个功能模块均能进行自由切换和打印。参数设置模块可实现有功、无功精度校验时校验通道、脉冲常数及脉冲数、被测电能计量二次回路基本信息等功能的设定。实时数据模块可实现有功、无功精度测试实时波形及数据的展现。校验人员还可通过历史数据模块查看以往校验时存盘的合格及不合格数据，便于分析及查找原因。虚负荷测试主画面中的主帮助模块具有系统软件如何进行操作的说明及各模块功能特点的介绍，可方便实验操作人员随时查阅。上位机系统软件还可以进行登录用户名及安全密码设定，以保证实验设置及实验数据的安全。

Claims (3)

1.一种智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差检测装置，其特征在于，包括电能表现场校验仪和高精度模拟信号源，所述电能表现场校验仪并联接入智能变电站电能计量二次系统电流互感器与被试电流合并单元之间；所述高精度模拟信号源输出端均并联接入智能变电站电能计量二次系统电压互感器与被试电压合并单元之间，所述电能表现场校验仪与智能变电站电能计量二次系统的数字式电能表连接；所述电能表现场校验仪输出端与上位机连接；所述高精度模拟信号源输出端与所述电能表现场校验仪连接；所述数字式电能表与网络交换机连接；所述网络交换机与被试电流合并单元连接；所述被试电流合并单元与被试电压合并单元连接。

2.利用权利要求1所述的装置检测智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差的方法，其特征在于，该方法为：高精度模拟信号源输出的三相电压模拟量被传输到电压合并单元转换成FT3格式的电压数字信号，FT3格式的电压数字信号经光纤传输至电流合并单元，同时高精度模拟信号源输出的三相电流模拟量被电流合并单元转换成电流数字信号，FT3格式的电压数字信号和电流数字信号被电流合并单元封装成IEC61850-9-2报文格式的数字信号，并通过智能变电站电能计量二次系统网络交换机传输给数字式电能表，数字式电能表计算出虚负荷情况下的电能量W₂，并通过光电转换器把电能脉冲传输到电能表现场校验仪；高精度模拟信号源输出的三相电压模拟量和三相电流模拟量接入电能表现场校验仪进行电能计算，得出虚拟负荷的电能值，即标准电能值W₁；电能表现场校验仪对W₁和W₂进行比较，计算出电能计量二次系统虚负荷下计量误差，完成对智能变电站电能计量二次系统虚负荷下的整体检测。

3.根据权利要求2所述的检测智能变电站电能计量二次系统虚负荷误差的方法，其特征在于，电能计量二次系统虚负荷下的误差d计算公式为：

$d=\frac{W_2-W_1}{W_1}\×100\%,$

其中，N为脉冲数，C为数字式电能表常数。