微功耗电能表计量电压电流监测告警技术研究刘莎莎

刘莎莎李兴旺孙逢麟

摘要：本文针对目前国内变电站电能表计量电压和电流回路设计及运行的现状，简要分析了电能表计量不准确的主要原因和运行中存在的问题，结合现场实际情况制定了改进方案，论述了微功耗电能表计量电压回路和电流回路的监测方法以及实现回路故障实时告警的技术措施。

关键词：微功耗计量电压电流监测告警

1前言

目前运行的变电站中，大多数变电站电能表计量电压和电流回路一直未接入监控系统纳入预告信号管理，导致电能表计量电压和电流不能及时有效的实时监控，当变电站因计量电压回路保险熔断、空开跳闸、回路断线或电流回路开路等故障导致电能表少计电量事件时有发生。部分新建变电站或重要计量关口变电站配置了微机电压监测切换装置，虽然实现了电能表计量电压的实时监测及欠压告警，由于采用的是小型变压器做电压采集，每组计量电压功率消耗在1.5VA左右，一组电压互感器按接10条输电线路计量电压监测负载计算，计量电压功率消耗将达到15VA以上，增大了计量电压的功率消耗和压降，致使电能表少计电量，给供电企业造成较大的经济损失。

根据《贵州电网电能计量装置安装技术导则》规定将运行中的电能计量装置按其所计量电能的多少和计量对象的重要程度主要分为：省级关口计量点计量装置、省级关口考核点计量装置、地区关口计量点计量装置、地区关口考核点计量装置，并且对应用于不同的等级各类电能计量装置应配置的电能表、互感器的准确度等级、配置原则以及电能计量装置屏柜的设计施工均做出了明确的规定。但是在实际应用中虽然按照上述原则配置了相应的准确度的电能计量装置，但是在实际运行中电能计量装置的电量总是达不到要求，造成变电站的输入输出电量的难以达到平衡。根据多年的运行情况主要原因如下：

（1）在电气设备设计时为了减少投资，没有安装专用的计量电压回路监测装置，如果计量电压回路保险熔断、空开跳闸、回路断线等计量电压故障时，不能实时告警发信，导致电能表少计电量。

（2）目前生产及运行的微机电压监测及切换装置，虽然实现了电能表计量电压的实时监测及欠压告警，但监测及切换装置计量电压功率消耗大，增大了计量电压的功率消耗，造成二次负荷过重，电压互感器二次压降增大，导致电能表少计电量。

（3）目前运行的变电站计量电流回路没有电流回路开路监测告警装置，如果计量电流回路开路等故障发生时，不能实时告警发信，导致电能表少计电量，损坏电流互感器及其相关设备。

针对目前国内变电站电能表计量电压回路电压监测及切换装置计量电压功率消耗大，电流回路无开路监测故障告警装置运行的现状，研发一套微功耗电能表计量电压回路、电流回路故障监测告警装置是目前供电企业亟待解决的问题。

2电压回路欠压检测

电压回路欠压检测由：整流二极管、滤波电容、降压电阻、调压电阻、分压电阻、保护二极管、光耦合器、CPU、告警信号输出等部分构成电能表计量电压回路采集监测单元，如图1所示。

图1计量电压回路监测单元原理简图

计量电压通过整流二极管采集，通过整流、滤波、降压、调压、分压，将交流100伏变为直流1.2伏，在光耦合器的输入端获得直流0至1.2伏的计量检测电压，通过直流电压变化检测计量电压回路工作情况，通过光耦合器传输给CPU由单片机进行欠压识别检测，判断电压回路是否断线。每组计量电压功率消耗在0.002VA左右，可忽略不计，克服了传统小型变压器做计量电压采集器导致计量电压功率消耗大，造成二次负荷过重，电压互感器二次压降大，导致电能表少计电量的难题。

3电流回路开路检测

电流回路开路检测由：霍尔电流传感器、接口电路、A/D、CPU、告警信号输出等部分构成电能表计量电流回路采集监测单元，如图1所示。

图2计量电流回路监测单元原理框图

应用霍尔电流传感器采集计量回路线电流及零线电流，利用磁平衡式霍尔原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过接口电路的处理，传感器的输出端输出精确反映原边电流的电流变化，达到检测一次计量电流的目的。如图3所示。

图3闭环式霍尔电流传感器工作原理示意图

计量电流回路开路检测，应用霍尔电流传感器、接口电路、A/D转换器、CPU单片机实现开路检测。霍尔电流传感器对计量回路上的电流进行检测取样，输出相应的电压信号，经A/D转换输入单片机中进行计算，将放大后的模拟电压信号转换为数字信号后输入CPU由单片机进行开路识别检测，判断电流回路是否开路。

4告警信号输出

电压欠压或失压告警、电流回路开路告警、电压或电流回路异常告警、装置异常告警等信号通过CPU告警信号输出端传输给出口继电器发信。

告警信号通过硬接点输出接入变电站监控系统（告警输出方式为无源接点输出），也可通过GPRS信号发送模块发送给相关人员手机或远程监控设备。

5结束语

通过微功耗电能表计量电压电流监测告警技术研究及应用，将变电站电能表计量电压、电流回路接入微功耗电能表计量电压、电流监测告警装置进行管理，实时监测电能表的输入电压、电流情况，将微功耗电能表计量电压、电流监测告警装置与监控系统实现实时通信，实现微功耗实时监测每块电能表的工作情况，实现被监测电能表计量电压回路欠压、缺相、电流回路开路等故障告警功能能够在计算机监控系统实时告警，提醒监控人员及时处理。因而能有效的减少因电能表计量电压回路欠压、缺相、电流回路开路等故障少计电量而造成对供电企业的经济损失，提高企业经济效益。

参考文献：

1、DL/T448-2000电能计量装置技术管理规程

2、贵州电网电能计量装置安装技术导则

3、RSP3040U电压监测及切换装置技术说明书

作者简介：申国华（1965）男，本科，高级技师、高级工程师、二级技能专家，从事变电运行管理工作。