CN105301552A - 电能计量装置在线校验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电能表监测领域，尤其涉及一种电能计量装置在线校验系统，包括位于变电站的数据采集装置、数据通讯装置、数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置和位于计量中心的预处理设备、管理平台和数字式电能表校验仪，数据采集装置和数据通讯装置上设置有关口表接口，数据采集装置分别与数据通讯装置、数据处理装置相连接，数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置分别与数据通讯装置相连接，数据通讯装置通过数据网路与位于计量中心的预处理设备相连接，预处理设备分别与管理平台和数字式电能表校验仪相连接，本装置结构简洁，精度高，通过前端采集，后端校验对变电站的电表度量设备进行准确的监测，降低用户的损失。

Description

电能计量装置在线校验系统

技术领域

本发明属于电能表监测领域，尤其涉及一种在远程计量中心完成校验工序，且变电站现场不放置标准表的电能计量装置在线校验系统。

背景技术

电能计量装置是发、供、用电企业进行电能贸易的唯一依据，电能计量的正确与否直接关系到用户的利益和电力企业的经济效益。近年来，随着电力行业市场化改革的深入进行，电力企业开始将工作重心转向创造和维护自身的经济效益，这也促使他们对电能计量装置异常问题给予更大关注。电能计量装置管理的职能就是保证电能量值的准确统一，保证计量装置安全、可靠、客观、准确地计量电能的传输与消耗，以满足公平、公正的电能贸易原则。其中，电能计量装置中应用于变电站的关口计量电表、二次回路的正常运行是电能计量的基础，受不同运行环境以及关口电能表计量精度的影响，关口电能表和二次回路在运行一段时间后可能出现潜在故障隐患，如果不能及时发现并予以校准，即有可能造成计量不精确，甚至酿成事故。

当前对上述设备的管理办法主要是：

1、由专业人员携带仪器设备到现场进行周期检验；

2、将标准表放到变电站的方式，即便是一些在线校验系统，其标准表也是放在变电站的方式；

3、一些在线校验系统的采集管理。

上述检测方法存在以下几方面的问题：

（1）人工检定周期较长，难以及时发现在两次检验之间出现的计量故障，从而对计费管理有很大的影响；

（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现象，存在较大故障隐患；

（3）现场校验电能表精度时对二次回路的负荷有一定要求（一般有功功率大于10W，功率因数>0.5），一旦负荷或者功率因数过低则不能进行检验工作，导致无功而返；

（4）人工周期检定工作量大、工作强度高，人工管理流程繁冗、管理效率低；

（5）标准表是在实验室环境下使用的，在变电站内强电磁干扰、温度、湿度等条件变化复杂的环境下，标准的精度和稳定性受到影响；

（6）一些在线校验系统的校验和评估工序没有明显区分，效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而发明的一种在远程计量中心完成校验工序，且变电站现场不放置标准表的电能计量装置在线校验系统。

本发明是这样实现的：一种电能计量装置在线校验系统，其特征在于：包括位于变电站的数据采集装置、数据通讯装置、数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置和位于计量中心的预处理设备、管理平台和数字式电能表校验仪，所述的数据采集装置和数据通讯装置上设置有关口表接口，数据采集装置分别与数据通讯装置、数据处理装置相连接，数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置分别与数据通讯装置相连接，数据通讯装置通过数据网络与位于计量中心的预处理设备相连接，预处理设备分别与管理平台和数字式电能表校验仪相连接;位于变电站的数据采集装置、数据通讯装置、数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置完成对数据的采集，在位于计量中心的预处理设备、管理平台和数字式电能表校验仪完成电能计量装置的校验和评估。

进一步，PT采集装置、CT采集装置与数据通讯装置之间通过RS485通讯电缆相连接，数据采集装置与数据通讯装置之间通过两个RS485通讯接口相连接，一个用于电压电流脉冲切换，一个用于GPS信号同步，数据处理装置与数据通讯装置之间通过RS232通讯电缆相连接，数据采集装置与数据处理装置之间通过RS485通讯电缆相连接。

进一步，所述的数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置上设置有GPS天线设备，GPS天线设备对数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置进行GPS授时，实现时钟同步。

更进一步，数据处理装置上设置有多路通道接口、通道切换模块、A/D转换器模块、脉冲采集模块、时钟同步模块、控制器模块和协议转换器模块，支持多路信号的采集，将采集信号转换成一组时间同步的数字化信号和扩充协议的脉冲数字化，完全符合数字化变电站IEC61850-9-2协议。

本系统的核心思想是在变电站内完成采集工序，在远程计量中心的管理平台完成校验工序，变电站现场不放置标准表。

第一，设置在变电站的数据采集装置首先对变电站的数据进行采集，并把采集数据报文传给数据处理装置进行相关模数转换和同步，转成符合数字化变电站IEC61850-9-2协议的数字信号，包括电压电流和脉冲信号。采集内容主要包括电表侧的电压、电流、脉冲、温湿度、电磁场等信息和状态。第二：数据采集装置把采集的数据传送到数据通讯装置上，最后由数据通讯装置送给远程计量中心的预处理设备，数据在预处理设备中缓存和通讯。其中数字式电能表校验仪仅完成对电能表的校验工作，管理平台对电能表进行软件校验、呈现计量结果、统计分析和状态评价、对采样报文进行计量和有无功电能误差分析。

数据通讯装置的作用如下，第一：通过DL/T645协议抄读电表计量数据。第二：通过485总线抄读PT、CT采集设备计量的二次回路数据。第三：把所抄读的所有数据统一上报给预处理装置，由预处理装置上报给远程计量中心的管理平台，由管理平台进行呈现和评估分析。

数据处理装置的配置参数由管理平台通过数据通讯装置的自定义报文进行下发。当计量校验功能在远程计量中心的管理平台软件实现时，预处理装置把缓存数据发送给管理平台，然后按照先后顺序进行计算校验处理。因为数据采集装置发送的采样值报文不是IP报文，数据通讯装置和数据处理装置需要组成IP报文后转发给远程计量中心的管理平台。

PT采集装置、CT采集装置分别负责对PT侧、CT侧二次回路数据进行采集和计算。包括电压、电流、负荷等数据。然后把二次回路计量采集数据发送到数据通讯装置，由管理平台进行相关分析和处理，包括PT侧比差、角差、二次压降以及CT侧导纳等数据。

由于远程计量中心的网络带宽相对较小，所以数据要在预处理设备中缓存，在需要校验时对缓存的数据进行预处理，脉冲信号被还原成和电表侧输出一致的信号，其中数字式电能表校验仪仅完成对电能表的校验工作，管理平台对电能表进行软件在线计算校验、呈现计量结果、参数配置、统计分析和状态评价、对采样报文进行计量和有无功电能误差分析，并负责对整个系统的统一管理。数字式电能表校验仪和管理平台均能实现对电能表的校验，以提高校验的准确性，当计量校验在管理平台实现时，管理平台需要负责对预处理设备发送的采样值数据进行计算和分析。

本发明具有以下优点：

1、本发明实现了关口电能表的精度误差、抄表，互感器二次回路负载及回路状态，以及远程在线监测、分析和诊断，达到高精度、高稳定、易安装、可管理的系统目标。工作人员可第一时间去现场处理问题，达到快速、有针对性的解决问题，减少因电能表异常或计量不准确给电力造成的经济损失。

2、本发明结构简单，一次性安装后，无需人员现场多次操作计量屏上的接线端子，大大减少了现场工作可能存在的人为故障和安全隐患。

3、本发明无需每个变电站均放置一块标准表，只需在客户侧的计量中心上设置数字式电能表校验仪和管理平台，其中数字式电能表校验仪对电能表进行校验，管理平台的职能之一也是充当标准表，定期对管理平台进行校验即可，本系统成本低，也避免了标准表放置在变电站复杂环境下所存在的诸多问题。

4、本发明对现场电能表实时数据的采集和校验操作，均在客户侧的计量中心，实现从原来的定期年检预试、故障抢修工作模式转换为状态检修、在线监测的工作模式，大大提高人员的工作效率，提高了电能表的精益化管理，树立良好的企业形象，提升企业的竞争力，具有良好的社会效益。

5、本发明核心思想是前端采集，后端校验，无论是传统的电子式电能表还是数字化电能表，均按照数字化变电站的标准协议和数字化电能表的实负荷检定原理实现在线校验功能，符合电能计量装置的发展趋势，并且采集功能和校验功能区分准确，能够大大的提高效率。

下表为本装置的工作参数

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

具体事实方式

实施例1：

如图1所示，一种电能计量装置在线校验系统，包括位于变电站的数据采集装置1、数据通讯装置2、数据处理装置3、PT采集装置4、CT采集装置5和位于计量中心的预处理设备6、管理平台7和数字式电能表校验仪8，所述的数据采集装置1和数据通讯装置2上设置有关口表接口，关口表接口上连接多个关口表，对关口表的电流、电压、脉冲等信息进行采集，数据采集装置1分别与数据通讯装置2、数据处理装置3相连接，数据处理装置3、PT采集装置4、CT采集装置5分别与数据通讯装置2相连接，数据通讯装置2通过数据网络与位于计量中心的预处理设备6相连接，预处理设备6分别与管理平台7和数字式电能表校验仪8相连接。其中数据采集装置3、PT采集装置4、CT采集装置5与数据通讯装置2之间通过RS485通讯电缆相连接，数据处理装置3与数据通讯装置2之间通过RS232通讯电缆相连接，数据采集装置1与数据处理装置3之间通过RS48通讯电缆进行通讯。所述的数据处理装置1、PT采集装置4、CT采集装置5上设置有GPS天线设备，GPS天线设备对数据处理装置1、PT采集装置4、CT采集装置5进行GPS授时，实现时钟同步，使得数据通讯装置2向远程计量中心的预处理设备6发送同一时刻的数据，提高测量精度。

所述的数据处理装置3可用于把模拟量输入的三相电压和三相电流、电表脉冲等转换为符合IEC61850协议的采样值报文，并通过数据通讯装置2转发给位于计量中心的预处理设备6，位于计量中心的预处理设备6将数据处理后传输给管理平台7和数字式电能表校验仪8，管理平台7和数字式电能表校验仪8对接收标准采集值信号进行校验，并计算标准采样值的幅度、相位、功率、功率因数、谐波等参数，同时可以对采样值报文误差分析，其中包括瞬时误差、稳态误差等。数据处理装置3内设置有时钟同步模块，该模块支持秒脉冲、IRIG-B（DC）码以及IEC61588-2009（IEEE1588-2008）PTP协议，配置两个光纤以太网口和两个RJ45的电以太网口，数据采集装置1通过该模块与数据通讯装置2、数据处理装置3进行通讯，并对数据通讯装置2、数据处理装置3提供同步、准确的数据。

所述的数据通讯装置2的功能如下：第一，通过DL/T645协议抄读电表计量数据；通过485总线抄读PT采集装置4、CT采集装置5计量的二次回路数据；第三，把所抄读的所有数据统一上报给位于计量中心的管理平台7进行校验、呈现和评估分析，同时数据也可位于计量中心的数字式电能表校验仪8进行校验。

数据处理装置3的配置参数由管理平台通过数据通讯装置的自定义报文进行下发。当计量校验功能在远程计量中心的管理平台7软件实现时，预处理装置6把缓存数据发送给管理平台7，然后按照先后顺序进行计算校验处理。因为数据采集装置1发送的采样值报文不是IP报文，数据通讯装置2和数据处理装置3需要组成IP报文后转发给远程计量中心的管理平台7。

数据处理装置3可直接提供计量校验数据包括电表测三相电压、电流、频率、相位、有功功率、无功功率、视在功率等参数，能够测量波形失真度及2～50次谐波；总有功电能误差、无功电能误差等数据，通过数据通讯装置2转发到位于计量中心的管理平台7进行校验、呈现和评估分析。

PT采集装置4、CT采集装置5上设置有分别负责对PT侧、CT侧二次回路数据进行采集和计算，包括电压、电流、负荷等数据，然后把二次回路计量采集数据发送到数据通讯装置2，最终由管理平台进行相关分析。包括PT侧比差、角差、二次压降以及CT侧导纳等数据。PT采集装置4、CT采集装置5上设置有GPS天线设备，GPS天线设备对PT采集装置4、CT采集装置5进行GPS授时，实现时钟同步，使得数据通讯装置2向远程计量中心的管理平台发送同一时刻的数据，提高测量精度。能够对计量采集设备提供采集数据报文进行解析，并能够进行相关计算和校验。

位于计量中心的数字式电能表校验仪8和管理平台7均可以对位于变电站的表进行校验，快捷方便，在规定的时间，计量中心的管理平台7对传输上来的数据进行校验分析，其中数据处理装置3的配置参数由管理平台7通过数据通讯装置2的自定义报文进行下发，而对于电表计量数据则通过DL/T645协议被数据通讯装置2进行抄读，数据通讯装置2还会通过485总线抄读PT采集装置4、CT采集装置5计量的二次回路数据，所有的这些数据都会缓存在预处理装置6中，而位于计量中心的管理平台7根据电表侧计量数据、校验数据以及相关事件进行现场评估和分析；主动下发采集校验命令对相应电表侧数据进行针对性采样和计量校验分析；提供失压、失流、断相、电表停走、飞走等相关事件报警信息。

对所公开实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或者使用本装置。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (4)

1.一种电能计量装置在线校验系统，其特征在于：包括位于变电站的数据采集装置、数据通讯装置、数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置和位于计量中心的预处理设备、管理平台和数字式电能表校验仪，所述的数据采集装置和数据通讯装置上设置有关口表接口，数据采集装置分别与数据通讯装置、数据处理装置相连接，数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置分别与数据通讯装置相连接，数据通讯装置通过数据网络与位于计量中心的预处理设备相连接，预处理设备分别与管理平台和数字式电能表校验仪相连接;位于变电站的数据采集装置、数据通讯装置、数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置完成对数据的采集，在位于计量中心的预处理设备、管理平台和数字式电能表校验仪完成电能计量装置的校验和评估。

2.根据权利要求1所述的电能计量装置在线校验系统，其特征在于：PT采集装置、CT采集装置与数据通讯装置之间通过RS485通讯电缆相连接，数据采集装置与数据通讯装置之间通过两个RS485通讯接口相连接，一个用于电压电流脉冲切换，一个用于GPS信号同步，数据处理装置与数据通讯装置之间通过RS232通讯电缆相连接，数据采集装置与数据处理装置之间通过RS485通讯电缆相连接。

3.根据权利要求1所述的电能计量装置在线校验系统，其特征在于：所述的数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置上设置有GPS天线设备，GPS天线设备对数据处理装置、PT采集装置、CT采集装置进行GPS授时，实现时钟同步。

4.根据权利要求1所述的电能计量装置在线校验系统，其特征在于：所述的数据通讯装置上设置有多路通道接口、通道切换模块、A/D转换器模块、脉冲采集模块、时钟同步模块、控制器模块和协议转换器模块，支持多路信号的采集，将采集信号转换成一组时间同步的数字化信号，完全符合数字化变电站IEC61850-9-2协议。