电能计量装置在线监测系统研究

赵媛

摘要：针对国家电网公司对国网智能电表自动化检验的需求，本文介绍了一种全新的电能计量装置远程在线监测系统。该监测系统可对已投入使用的电能计量设备进行在线监测、故障判断和记录分析，它是集信号、数据采集与处理、数据库管理、现场电能表误差自动校验、二次回路状态监测、报警、通信于一体的远程监测系统。该监测系统可靠性好，功能强，具备较高的竞争力，对用电大户和各变电站都有很好的应用价值。

关键词：装置;监测;系统

引言

随着国民经济的发展，用电客户数量和用电量不断增长，电能表现场检验的数量随之增长，给供电企业计量部门增加了较大的工作压力，计量人员的工作强度不断增加，计量人员、车辆的配置已经不能满足现场工作的需要。同时，随着用电信息采集系统的建设，采集系统功能不断完善，采集成功率持续提升。将采集数据应用于计量装置在线监测中，转变计量装置运行管理方式，提升计量装置运行管理水平势在必行。

1、计量装置在线监测系统概况

电能计量装置在线监测系统，是通过用电信息采集系统，采集多维度计量装置运行数据，通过主站软件计算、分析、处理后，以图表形式显示出来的一套系统。该系统能实时反应计量装置的运行工况，及时发现计量装置运行异常，有效降低计量装置故障持续时间，弥补了传统计量装置运行管理中的不足，提高生产效率，实现经济效益的最大化。计量装置在线监测与智能诊断系统，可以实现计量装置异常分析、采集设备故障分析、各类事件分析和在线监测、用电异常分析、异常流程处理等功能，并为计量设备和采集设备运行质量评价提供统计数据。借助用电信息采集系统计量装置可监测多个电量参数，对电能表超差、接线错误、失压、失流、断相等二次回路故障及时报警，缩短故障处理时间。

2、电能计量装置在线监测系统的设计

2.1、结构组成

标准表、工控机和数据集中模块是电能计量装置在线监测系统的主要组成部分。利用数据集中模块在线监测系统内部集中CT端、C端、PT端以及电能表的电压、电流和脉冲信号，并对电能表、PT和CT二次回路中的各类功能如导纳、壓降等进行充分有效检验。与此同时还可以对计量装置在某一时间的具体工况信息进行充分体现，内部微处理器的主要职责是切换通道以及相应的运算，并及时有效储存数据[1]。

2.2、电能表的在线监测

基于电气量高精度采集技术和数据回放技术的电能表检验系统主要是实现对电能计量装置的远程在线检验，其核心思想是前端采集、后端检验。现场的数据采集装置将接入电能表的电压、电流信号和电能表的脉冲输出信号进行采集，通过高精度转换器将数字信号按照协议进行输出，再通过数据网络将数据传输到后端，经过数据回放技术将现场电能表的电压、电流和脉冲输出信号恢复至与前端电能表一致的交流模拟量信号和脉冲信号。然后利用电能表校验装置按照电能表的实负荷检定原理对电能表进行校验，并将校验结果传送给后端的主站平台，主站平台对校验结果进行存储、分析和管理。

2.3、工作原理

电能计量装置在线监测系统主要作用是远程校验在线运行的电能表，在线监测并判断二次回路故障以及TV和TA自身的特性参数。该系统对于在线运行电能表自身的电压、脉冲以及电力信号使用多路精密采集器进行有效采集，并有效处理和A/D转化采集到的信息数据，进而达到现场校验多块电能表在线运行的具体情况。在系统中实时存储校验和检测到的数据，校验的数据可以直接在现场读取，也可以使被监测数据利用通信接口进行传输，终端设备对现场电能表精度变化通过对各数据的接收进行有效监控，从而可以及时有效处理电能表中存在的各类隐患[2]。

3、计量装置在线监测系统主要特点如下

3.1、异常分析判断

异常智能分析诊断包括计量异常分析、用电异常分析、采集装置异常分析和异常白名单管理等功能，能够依据采集系统采集的负荷、电量、电能示值和事件、档案、参数阈值、设备类型等数据，利用专家库中的分析模型，对数据进行分类、统计和计算，对异常或故障进行快速判断。

3.2、丰富的异常指标专家库

异常指标专家库包括对计量异常事件的定义和报警判断的标准，可以实现对各种计量装置运行异常的智能诊断和分析，为计量装置在线监测提供数据支撑和监控手段。

3.3、计量装置在线监测系统功能实现计量装置

在线监测系统可以实现计量装置异常分析、误差分析、各类事件分析和在线监测功能，并为计量设备运行质量评价提供统计数据。通过整合SCADA系统与电能量采集系统，可对计量装置误差、故障、接线错误、失压、失流、二次回路故障等异常及时报警，有效降低计量装置故障持续时间[3]。

3.4、远程遥控功能

（1）实现厂站本地采集单元的远程遥控测试，判断用电状况和电能计量设备的运行状况。（2）实现厂站本地采集单元的测试参数设置、读取和修改等。（3）可实现对运行中各厂站本地采集单元内的测试记录的下载和存储。

3.5、数据统计分析功能

（1）具备数据统计功能，可以根据时间查询历史数据，并可以电子表格的形式导出数据，自动生成各种统计报表。（2）能够显示、查询系统的各项历史报警信息和内容[4]。

4、有效运用电能计量装置在线监测系统的优势及意义

其优势在于可以避免在现场测试时出现失误接线的现象，降低周期测试中出现各类技术失误和安全事故的概率，并可以运用该系统对各个瞬时电量进行有效检测，对负荷与线路的实际情况进行有效跟踪，并对电能表出现的各类误差情况进行实时监测;对二次回路电流以及电压的实际工作情况进行实时测试，从而确保对二次回路内出现的各类故障情况及时发现并解决;也可以对线路的断相和失压故障进行有效辨别，并对发生断相和失压的具体时间进行记录。实时监测二次压降以及互感器的运行情况;可以共同监控大量的电量参数，并对超差、接线相序失误、断相、误差、失压以及二次回路问题进行及时有效警示，并对处理解决故障的时间进行减少;在现代办公中使用现代化通信方式满足其对共享资源方面的要求，并有效满足各个通信手段和位置的具体要求;该系统对信号进行有效采样离不开二次回路的有力支持，采集信号的具体途径与手段不是电能表输出端就可以实现的，这是因为电能表内部不能进入系统，因此可以体现出系统的独立性特点，有利于对系统自身的可行性和安全性进行有效提高[5]。

结束语

电能计量装置在线监测系统，监测范围包括电能表、电流互感器及其二次回路、电压互感器及其二次回路、用电信息和变压器进线侧负荷与电表测得负荷对比情况，实现了对运行中的电能计量装置进行全方位在线测试、故障判断、记录分析、自动校验、防窃电监测等功能。实时在线监测和对各种异常现象及时报警，及时发现二次回路故障、电能表超差现象、用电信息异常及窃电现象等，缩短了故障处理周期，为电量追补提供了科学合理的依据。与此同时该系统可以对数据进行现代化管理，降低校表时间和远程，对电能计量装置中的不足及时发现和解决，从而对该装置的准确性、可行性以及安全性和可靠性进行有效增强。

参考文献：

[1] 王艺纯.电能计量装置在线监测系统研究[J].通讯世界，2019，26（09）：271-272.

[2] 冯超，喻虹，吴雨诗，刘海峰.关口电能计量装置在线监测系统研究与设计[J].科技与创新，2019（03）：112-113+115.

[3] 夏天，雷鸣，郑欣，刘岑岑，鄢烈奇.智能变电站电能计量装置在线监测系统设计[J].仪表技术，2018（05）：18-21.

[4] 王伟红，张丽红.一种电能计量装置及远程在线监测系统的设计[J].电气技术，2016（12）：108-112.

[5] 张秀英，周树刚，张鹏.电能计量装置在线监测系统的应用[J].仪器仪表与分析监测，2015（04）：4-7.

（作者单位：国网山西省电力公司阳泉供电公司计量室）