数字化变电站电能计量装置整体计量误差检定系统

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1、第12期许卓等．数字化变电站电能计量装置整体计量误差检定系统数字化变电站电能计量装置整体计量误差检定系统许卓赵山陈锐民肖勇孙卫明(广东电网电力科学研究院，广州510641)摘要针对数字化电能计量装置整体误差的检定与溯源问题。介绍基于IEC61850的数字化电能计量装置的组成，对传统电能计量装置与数字化电能计量装置在误差组成上的不同进行比较，并分析数字化电能计量装置的误差特性，设计出一套数字化电能计量装置整体误差检定系统。实际投运结果表明：该系统能对数字化变电站电能计量装置的性能进行全面测评。关键词电能

2、计量装置误差检定系统整体误差误差特性中图分类号TH89文献标识码B文章编号1000—3932(2012)12-1571-04数字化变电站由于在技术方面的显著优势正Ft益受到人们的关注，必将成为变电站自动化技术的发展方向。按照IEC61850网络通信标准构建的数字化变电站，传统的电能计量装置变成了由数字式电压互感器、电流互感器和数字电能表构成的数字化计量装置。目前，对数字式互感器和数字电能表可以单独检测。但是，当数字式互感器和数字式电能表组合成整体电能计量装置后，这种新型电能计量装置的整体计量误差如何检

3、定并朔源，成为亟需解决的问题。1数字化电能计量装置的组成按照IEC61850网络通信标准构建的数字化变电站，以数字式电压互感器和数字式电流互感器替代了传统的高压电压互感器和高压电流互感器，数字式互感器的测量结果以全数字方式通过光纤传输到合并单元。后端的数字电能表通过接收光纤输送来的瞬时电压和电流值，计算瞬时功率和电能量。基于IEC61850的数字化电能表计量系统的网络拓扑如图1所示。1．1电子式互感器根据GB／T20840．7-2007和GB／T20840．8—2007规定：电子式互感器由连接到传输系

4、统和二次转换器的一个或多个电流或电压互感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。电子式光学互感器的运行模式为：传感头位于绝缘套管的高压区；光源发●过程总线网络变电站总线网络图1基于IEC61850数字化电能表计量系统网络拓扑出的光经光缆传输到传感头，经高压导线电流或电压调制后，光信号又经过光缆从高压区传至低压区的二次转换器，完成光电转换和信号调理，再进入合并单元，合并单元的同步高速数据采集模块对各路模拟量进行采集，并将所有采集的数据以串行方式传输到间隔层的二次设备(计

5、量、监控和保护)。为了解决电子式互感器的标准化问题，使其适应电力系统数字化发展的需要，IEC60044-7：1999(电子式电压互感器)和IEC60044-8：2002(电子式电流互感器)在定义、额定值及设计要求等方面做了相应规范。现将传统与数字化互感器的额定值列于表1。收稿日期：2012-06-09(修改稿)化工自动化及仪表第39卷表1模拟与数字互感器额定值设备名称额定二次输出信号22．5、150．0、200．0、225．0、4000．01．625、2．000、3．250、4．000、6．500V及

6、√_等倍数因子2D41H(测量)，01CFH(保护)，00E7H(保护)2D41H电子式电流互感器(模拟输出)／mV电子式电压互感器(模拟输出)电子式电流互感器(数字输出)，电子式电压互感器(数字输出)电子式互感器数字输出接口分为物理层、链路层和应用层。在物理层，传输系统采用光纤连接；链路层采用IEC61850-9—1规定的以太网或GB／T20840．8所述的通信技术，两种技术的应用层相同，定义了数据类型规范和通用帧格式。可以看出，电子互感器在应用时与传统互感器区别较大，从而导致与之配套的计量系统在设

7、计与检定时与传统系统有着根本的不同。1．2合并单元电子式互感器定义了一个新的物理元件——合并单元，它是针对数字化输出的电子式电流／电压互感器而引入的，其主要功能是对电子式电流／电压互感器输出的多路信号进行同步采样，然后按照标准规定的格式发送给保护与测控设备。合并单元的接口电路如图2所示。合并单元外数字输出图2合并单元接口示意图合并单元将7只电流互感器和5只电压互感器合并为一个单元组，并将实时采样数据送到同一个数据帧中输出。数字化输出的电子式互感器与外部通信是通过合并单元实现的。合并单元主要完成同步功能

8、、多路采集功能和串口发送功能，如图3所示。1．3数字电能表由于ECT与EVT的使用，与传统电能表相比，数字化电能表的结构组成发生了根本变化，其典型结构如图4所示，该表接收到光纤以太网传送的不再是模拟信号，而是内含模拟量采样值的向多路A／D发送同步数据采集命令格式自定接收多路A／D输出的电压、电流信号格式自定带时标的外部同步输入信号同步功能模块L时间标签同步异常报警多路数据采集处理模块串口发送模块10Mb／s或100Mb／s以太网图3合并单元功能模型示意图