CN103630868A

CN103630868A - 一种变电站电能计量信息远程检测系统

Info

Publication number: CN103630868A
Application number: CN201310434768.5A
Authority: CN
Inventors: 冯雷; 郑罡; 李学军; 杨洪; 雎媛媛; 常强; 丁富强; 张�浩; 赵卫波; 王大刚
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; CETC 27 Research Institute; Kaifeng Power Supply Co of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; CETC 27 Research Institute; Kaifeng Power Supply Co of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明公开了一种变电站电能计量信息远程检测系统，包括现场检测与校验装置、电压互感器二次压降监测装置、互感器二次回路负荷测量装置、本地控制计算机和远程控制计算机；现场检测与校验装置的输入端用于连接多个被测电表，被测电表的输入端分别连接电压互感器二次侧和电流互感器二次侧；电压互感器二次压降监测装置的第一输入端连接电压互感器二次侧，电压互感器二次压降监测装置的第二输入端连接被测电表的输入端，电压互感器二次压降监测装置的输出端连接本地控制计算机；互感器二次回路负荷测量装置的输入端连接互感器二次侧和被测电表的输入端，互感器二次回路负荷测量装置的输出端连接现场检测与校验装置。

Description

一种变电站电能计量信息远程检测系统

技术领域

本发明涉及变电站检测设备技术领域，尤其涉及一种变电站电能计量信息远程检测系统。

背景技术

随着智能电网进入全面建设阶段，智能变电站迅速增多。目前由专业人员定期携带仪器设备到现场对电能计量装置进行周期检验的管理模式，在实际运作中渐渐难以满足实现电能计量装置管理自动化的需要。因此电能计量信息自动化监测设备是一种不可缺少的管理工具。

按照DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的要求，I类电能表至少每3 个月检验一次，II类电能表至少每6 个月检验一次，III类电能表至少每年现场检验一次；电磁式电压互感器(以下简称：电压互感器)二次压降每2年1次；电流互感器(以下简称：TA)为每5或10年1次。目前对电能计量装置的管理办法主要是由专业人员定期携带仪器设备到现场进行周期检验。再由人工对检测数据进行记录、整理后，移交管理部门进行分析、管理。

分布广泛的电能计量装置需要计量人员全年进行大量的现场测试工作，路途遥远、任务繁重、时间紧迫。随着电网规模的扩大，计量装置越来越多，工作量和难度不断加大。目前的管理模式在实际运作中渐渐难以满足实现电能计量装置管理自动化的需要。同时，计量人员在实际的现场校验工作中也发现存在以下一些问题：(1)当前虽然实现了远程自动抄表功能，但这只是对电能表内部存储的电量信息进行远程传输，无法对电能表整体的工作状况和精度等进行测试，不能对电能表的误差进行实时监测，难以及时发现在两次检验之间出现的计量故障。(2)每次在对电能表进行现场精度测试时，需要对计量屏上的接线端子进行松开和旋紧等操作，多次操作以后常有接线端子松动或滑丝等现象，存在较大的故障隐患。(3)现场检验电能表精度时对二次回路的负荷有一定要求(一般有功功率>10W，功率因数>0.5)，一旦负荷或功率因数过低则不能进行检验工作，导致无功而返。(4)计量装置中的电能表、TV（电压互感器）及其二次回路、TA（电流互感器）及其二次回路，其中任何一个环节都会影响计量的准确性。人们往往只重视对电能表准确性和接线正确性的检测，而互感器及其二次回路的检测常被忽视，而这部分的故障所带来的影响有时达到电能表误差的几十倍。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站电能计量信息远程检测系统，实现了远程控制端对本地变电站的电能计量信息的检测与控制，无需大量人员再进行现场检测，避免因人为操作而导致错误，并能准确测量电表信息，大大地降低了人员劳动力，节约人力、物力、财力，促进了电力系统信息化、自动化、智能化的发展。

本发明采用的技术方案为：

一种变电站电能计量信息远程检测系统，包括现场检测与校验装置、电压互感器二次压降监测装置、互感器二次回路负荷测量装置、本地控制计算机和远程控制计算机；现场检测与校验装置的输入端用于连接多个被测电表，被测电表的输入端分别连接电压互感器二次侧和电流互感器二次侧；电压互感器二次压降监测装置的第一输入端连接电压互感器二次侧，电压互感器二次压降监测装置的第二输入端连接被测电表的输入端，电压互感器二次压降监测装置的输出端连接本地控制计算机；互感器二次回路负荷测量装置的输入端连接互感器二次侧和被测电表的输入端，互感器二次回路负荷测量装置的输出端连接现场检测与校验装置。

所述的现场检测与校验装置包括标准表，标准表的输入端通过数据采集模块连接多个被测电表的输出端，标准表的输出端连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元的第一输出端通过通信单元连接本地控制计算机，中央处理单元的第二输出端连接有设置显示模块，中央处理单元的第三输出端连接有存储器。

所述的数据采集模块包括电流切换单元、电压切换单元和脉冲切换单元，电流切换单元包括回路切换模块和故障保护电路，回路切换模块包括回路封锁触点和回路切入继电器电路，回路封锁触点、回路切入继电器电路、故障保护电路之间并联，再串联与电流互感器二次回路中；回路切入继电器电路和回路封锁触点的输入端分别连接中央处理单元的第一控制输出端，回路切入继电器电路的输出端通过汇流排连接标准表；电压切换单元连接中央处理单元的第二控制输出端，电压切换单元包括四级多选一切换模块，第一级多选一切换模块的输入端连接多个被测电表输出端，第一级多选一切换模块的输出端连接第二级多选一切换模块的输入端，第二级多选一切换模块的输出端连接第三级多选一切换模块的输入端，第三级多选一切换模块的输出端连接第四级多选一切换模块的输入端，第四级多选一切换模块的输出端连接标准表；脉冲切换单元包括有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块，有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块的输入端分别连接中央处理单元的第三控制输出端，有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块的输出端连接有功/无功选择模块的输入端，有功/无功选择模块的输出端连接标准表。

所述的故障保护电路包括回路保护触点、钳位二极管组和开关管驱动电路，回路保护触点、钳位二极管组和开关管驱动电路之间并联，再串联于电流互感器二次回路中，开关管驱动电路的反馈输出端连接回路保护触点，开关管驱动电路的信号输出端连接远端警示模块。

所述的电压互感器二次压降监测装置包括测量从机和测量主机，测量从机的输入端子连接电压互感器二次侧输出端，测量主机的输入端子连接被测电表的输入端；所述的测量从机和测量主机均包含有主控制机、PLC、电压采集模块、GPS模块和相位检测模块，主控制机的输入端分别连接PLC、电压采集模块、GPS模块和相位检测模块的输出端，GPS模块还连接相位检测模块，测量主机的主控制机的输出端连接本地控制计算机。

所述的互感器二次回路负荷测量装置包括电压互感器二次回路负荷测试电路和电流互感器二次回路负荷测试电路，电压互感器二次回路负荷测试电路包括电压互感器二次回路串联的穿心式电流互感器，其中电压互感器的输出端和被测电表的输入端通过导线连接现场检测与校验装置；电流互感器二次回路负荷测试电路将电流互感器的输出端和被测电表的输入端通过导线连接现场检测与校验装置。

所述的电压互感器二次压降监测装置的测量主机设于现场监测与校验装置内部。

所述的现场监测与校验装置有多个，分别设于多个变电站中。

本发明通过现场监测与校验装置、电压互感器二次压降监测装置、互感器二次回路负荷测量装置、本地控制计算机和远程控制计算机实现远程控制端检测并控制本地变电站的电能计量信息；主要利用现场监测与校验装置对被检测电表的电压和电流进行跟踪并校验，再通过电压互感器二次回路压降监测装置同步测量电压互感器二次回路的幅值差和相位差，再通过互感器二次回路负荷测试装置完成二次电压回路和电流回路的负荷测试；大大地降低了人员劳动力，节约人力、物力、财力，促进了电力系统信息化、自动化、智能化的发展。

附图说明

图1为本发明的系统总体构架框图及虚线框内为本发明的现场监测与校验装置的电路原理框图；

图2为本发明的电流切换单元的电路原理框图；

图3为本发明的电压切换单元的电路原理框图；

图4为本发明的脉冲切换单元的电路原理框图；

图5为本发明的电压互感器二次压降监测装置的电路原理框图；

图6为本发明的电压互感器二次回路负荷测量装置的电路原理框图；

图7为本发明的电流互感器二次回路负荷测量装置的电路原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括现场检测与校验装置、电压互感器二次压降监测装置、互感器二次回路负荷测量装置、本地控制计算机和远程控制计算机；现场检测与校验装置的输入端用于连接多个被测电表，被测电表的输入端分别连接电压互感器二次侧和电流互感器二次侧；电压互感器二次压降监测装置包括测量从机和测量主机，测量从机的输入端子连接电压互感器二次侧输出端，测量主机的输入端子连接被测电表的输入端，电压互感器二次压降监测装置的输出端连接本地控制计算机；互感器二次回路负荷测量装置的输入端连接互感器二次侧和被测电表的输入端，互感器二次回路负荷测量装置的输出端连接现场检测与校验装置。

本系统的工作原理：本系统能够对运行中的电能计量表进行全方位在线监测、故障判断、记录分析和自动校验。本系统通过现场监测与校验装置实现被测电表的误差校验、TV（电压互感器）二次压降监测、互感器二次回路负荷测量等功能，首先通过敷设各种信号电缆，将被监测回路的各种信号引入到现场监测与校验装置中，经过各数据通道切换单元进行数据采集，并将采集到的数据经由标准表处理后，上传至中央处理单元，并通过中央处理单元将测量到的信息分析、处理，并对数据进行存储、显示以及数据上传，之后传送给本地控制计算机，继而传送给远程控制计算机，达到远程控制与检测的目的。

如图1中虚线框内所示，现场检测与校验装置包括标准表，标准表的输入端通过数据采集模块连接多个被测电表的输出端，标准表的输出端连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元的第一输出端通过通信单元连接本地控制计算机，中央处理单元的第二输出端连接有设置显示模块，中央处理单元的第三输出端连接有存储器。

现场检测与校验装置主要完成被测电能表误差校验功能，现场被测电表的电流采样回路采用串联的方式与标准表连接在一起，每个被测电表的电压采样回路采用并联的方式与标准表连接在一起，中央处理单元控制电压切换单元、电流切换单元和脉冲切换单元，选取被检测回路的电压信号、电流信号和电能量脉冲信号输入标准表，通过比较被测电表的电能脉冲输出信号所代表的电能与标准表在同一时间内累计的电能，计算两者之间的差别，被测电表以标准表所计量的电能为基准，其量值差的百分比作为被测电表的实际误差。中央处理单元随时读取标准表计算出的被测电表的各种电参数（电压、电流、功率因数、相角、频率和功率等），并储存和显示。

如图2 所示，被测电表的电流采集、切换原理：电流切换单元包括回路切换模块和故障保护电路。每只被测电表的二次电流回路，在该表不被检定时均被“回路封锁”，当需要检测时，该电流互感器二次回路将被接入。首先中央处理单元控制回路切换模块的回路切入继电器电路（回路切入继电器组）将该二次电流回路切入汇流排，然后“回路封锁触点”打开，系统即可开始检测电流互感器二次回路电流。当该表检定完毕，需要将电流互感器二次回路退出时，首先，中央处理单元控制“回路封锁触点”闭合，然后回路切入继电器电路断开与汇流排的连接，系统恢复初始状态。

在系统故障导致开路时，故障保护电路随即响应，钳位二极管组可将电流互感器二次回路开路电压钳位于1.4V，确保系统安全。同时能够驱动开关管工作，使回路保护触点闭合，同时输出报警信号，通知远程控制端。此保护动作，只有在系统故障消除后，人工复位。

如图3所示，被测电表的电压采集、切换原理：采用“多选一切换模块”。通过“多选一”的逻辑设计，保证了在多路电压同时输入时，在输出端仅选择其中一路电压输出，且不同电压回路间和同一电压回路各相间无短路。

如图4所示，被测电表的脉冲采集、切换原理：被测电表的脉冲是经光电隔离后输出，每一个电能脉冲可能夹带前沿抖动和后沿抖动信号，因此在74LS251芯片输出引脚接有RC去抖动电路（为现有技术，在此不再赘述），有效改善了电能脉冲信号的质量，防止系统误报警、误动作。其脉冲切换单元与电流切换单元同步，采用数据选择器，完成TTL电平的接口，现场经屏蔽电缆传输回来的被测电表脉冲信号经整形后送入标准表进行误差换算。

如图5所示，电压互感器二次压降监测装置的工作原理：电压互感器二次回路压降的监测是测量电压互感器二次回路始端和末端的电压差，即图1中标号4与标号6之间的电压差。在电压互感器二次侧输出端口（图1标号4处）处放置测量从机，被测电表输入端口处放置测量主机，由测量从机将该处的电压有效值和相位信息通过具有电力线载波通信功能的GPS模块发送给测量主机，测量主机将两处的电压进行比较即可得出电压的幅值差和相位差，从而得到电压互感器二次回路的比差和角差。测量主机和测量从机以GPS信号作为电压互感器二次线路两端数据采集的同步信号，同步测量电压互感器输出端口处和被测电表输入端口处的电压向量，结合锁相倍频技术，使系统的准确性和稳定性得到保证。

如图6 和图7 所示，互感器二次回路负荷测量装置的工作原理：首先是电压互感器二次回路负荷测量装置的工作原理，如图6所示，其中U_T为电压互感器二次侧出口端电压，U_M为被测电表输入端口电压, 利用电压互感器二次压降监测装置采集到的电压互感器二次端部电压的功能，从而计算得到U_T、U_M。通过在电压互感器二次回路中串联一只灵敏度较高的穿心式电流互感器来测量二次电流I(数值一般在数十毫安)，再从电压互感器二次压降监测装置电路中取得电压U_T，U_T与I的乘积即为TV二次负荷S_V。

电流互感器二次回路负荷测量装置的工作原理，如图7所示，电流互感器二次回路负荷的在线测试可采用直接布线测量的方法，即现场使用时采用从监测主机引线至电流互感器二次根部的方法，如图7所示，直接测量电流互感器二次电压U_O(数值一般在数百毫伏)。结合已经测量的电流互感器二次电流I，U_O与I的乘积即为TA二次负荷S_A 。

Claims

1.一种变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：包括现场检测与校验装置、电压互感器二次压降监测装置、互感器二次回路负荷测量装置、本地控制计算机和远程控制计算机；现场检测与校验装置的输入端用于连接多个被测电表，被测电表的输入端分别连接电压互感器二次侧和电流互感器二次侧；电压互感器二次压降监测装置的第一输入端连接电压互感器二次侧，电压互感器二次压降监测装置的第二输入端连接被测电表的输入端，电压互感器二次压降监测装置的输出端连接本地控制计算机；互感器二次回路负荷测量装置的输入端连接互感器二次侧和被测电表的输入端，互感器二次回路负荷测量装置的输出端连接现场检测与校验装置。

2.根据权利要求1所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的现场检测与校验装置包括标准表，标准表的输入端通过数据采集模块连接多个被测电表的输出端，标准表的输出端连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元的第一输出端通过通信单元连接本地控制计算机，中央处理单元的第二输出端连接有设置显示模块，中央处理单元的第三输出端连接有存储器。

3.根据权利要求2所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的数据采集模块包括电流切换单元、电压切换单元和脉冲切换单元，电流切换单元包括回路切换模块和故障保护电路，回路切换模块包括回路封锁触点和回路切入继电器电路，回路封锁触点、回路切入继电器电路、故障保护电路之间并联，再串联与电流互感器二次回路中；回路切入继电器电路和回路封锁触点的输入端分别连接中央处理单元的第一控制输出端，回路切入继电器电路的输出端通过汇流排连接标准表；电压切换单元连接中央处理单元的第二控制输出端，电压切换单元包括四级多选一切换模块，第一级多选一切换模块的输入端连接多个被测电表输出端，第一级多选一切换模块的输出端连接第二级多选一切换模块的输入端，第二级多选一切换模块的输出端连接第三级多选一切换模块的输入端，第三级多选一切换模块的输出端连接第四级多选一切换模块的输入端，第四级多选一切换模块的输出端连接标准表；脉冲切换单元包括有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块，有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块的输入端分别连接中央处理单元的第三控制输出端，有功脉冲处理模块和无功脉冲处理模块的输出端连接有功/无功选择模块的输入端，有功/无功选择模块的输出端连接标准表。

4.根据权利要求3所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的故障保护电路包括回路保护触点、钳位二极管组和开关管驱动电路，回路保护触点、钳位二极管组和开关管驱动电路之间并联，再串联于电流互感器二次回路中，开关管驱动电路的反馈输出端连接回路保护触点，开关管驱动电路的信号输出端连接远端警示模块。

5.根据权利要求4所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的电压互感器二次压降监测装置包括测量从机和测量主机，测量从机的输入端子连接电压互感器二次侧输出端，测量主机的输入端子连接被测电表的输入端；所述的测量从机和测量主机均包含有主控制机、PLC、电压采集模块、GPS模块和相位检测模块，主控制机的输入端分别连接PLC、电压采集模块、GPS模块和相位检测模块的输出端，GPS模块还连接相位检测模块，测量主机的主控制机的输出端连接本地控制计算机。

6.根据权利要求5所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的互感器二次回路负荷测量装置包括电压互感器二次回路负荷测试电路和电流互感器二次回路负荷测试电路，电压互感器二次回路负荷测试电路包括电压互感器二次回路串联的穿心式电流互感器，其中电压互感器的输出端和被测电表的输入端通过导线连接现场检测与校验装置；电流互感器二次回路负荷测试电路将电流互感器的输出端和被测电表的输入端通过导线连接现场检测与校验装置。

7.根据权利要求5所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的电压互感器二次压降监测装置的测量主机设于现场监测与校验装置内部。

8.根据权利要求7所述的变电站电能计量信息远程检测系统，其特征在于：所述的现场监测与校验装置有多个，分别设于多个变电站中。