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电能表应用技术分析

电能表应用技术分析

  摘要:与传统的机械表相比,采用电子计量原理的三相多功能表,具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。从总体评价,三相多功能表还是稳态电力负荷计量产品,由于其应用领域扩大,电力系统对电表不断提出新的技术要求。现有的三相多功能表性能和品质,都不能完全适应电力系统的需求。如何将三相多功能表技术水准推向一个新的高度,是我们共同关注的课题。

  关键词:电能表 技术 分析

  一、电能表新技术分析

  1、高精度、长寿命计量准确度为0.1%的有功电能计量,超过IEC在线计量的高准确度要求,其误差曲线的带宽为+/-0.05%;0.2S级三相基波表,具有分相的2—50次谐波有功功率计量;0.2S级长寿命的电网关口表,具有电能质量计量模块。

  2、高速率、实时测量交流采样速率为256点/周波,记录周期短为10毫秒;电能质量计量:63次谐波、电压闪变、故障录波78微秒的瞬变,供电可靠性指标的记录为99.9999999%。

  3、开放式、高速率通信技术应用

  4、三相电能计量专用芯片采用低频滤波法计量谐波无功功率的三相计量芯片,高位∑-△A/D,负荷动态范围1000:1,线性度0.1%,具有温度测量功能,片上接口可直接与微分电流互感器连接;精度优于0.1%的三相SOC单芯片,21位2阶∑-△A/D,32位可编程的电能量计算引擎,负荷动态范围2000:1,片内集成:高速8051单片机、硬实时钟、LCD驱动电路、看门狗电路、定时器、多种存储器、多种通信接口等。

  二、我国电能表技术现状

  1、三相多功能表 0.2S级有功功率计量,16位∑-△A/D,160MIPS的DSP,交流采样速率256点/周波,运行和备用两套费率时段,负荷曲线记录和容量为4M字节的存储器,宽电源电压范围,互感器合成误差补偿,变压器铜损、铁损计算;0.5S级三相基波有功表;采用三相SOC单芯片或三相有功、无功计量芯片的低端三相多功能表设计,从技术上适应电表量大、面广的市场需求;高压电能表,采用电子式传感器,悬浮式电源设计,有功电能计量准确度为0.5级,用于10千伏中压电网直接计量电能量。

  2、谐波功率、电能计量三相谐波表,有功功率计量0.2S级,无功功率计量0.5S级,高准确度的基波和谐波有功电能计量,采用实时积分法计算总有功电能,通过FFT算法,提供基波、谐波电能量和谐波功率方向;

  3、三相电能计量专用芯片具有基波/谐波电能计量的三相多功能计量芯片,16位∑-△A/D、24位DSP,负荷动态范围1000:1,线性度0.1%,测量带宽21次谐波,集成温度传感器;采用Hilbert数字滤波器计量谐波无功功率的三相计量芯片;采用数字并行算法和降低晶振频率技术的低功耗三相有功功率计量芯片。

  4、关口表远程校准系统该系统由多路关口表的测量、校准回路和计算机通信网络构成,就是将高精度三相标准表置于变电站内环境条件符合要求的场所,被测电流的变换是通过计量电流互感器的二次回路接入0.02级、5/0.5A的中间互感器,标准表和关口表的三相接线方式和有功、无功计量方式是通过工控机指令切换,关口表的实时误差通过专用信道送至系统主站,整个系统误差为0.1%。

  5、电能质量和电能计量标准准确度为0.02%的数字式三相标准表,四象限测量,多种无功功率计量方式,谐波和基波有功功率计量,50次谐波分析,三相不对称测量;电力系统的正弦无功功率计量标准,它以电流比较仪技术为基础,通过基本电学参量溯源,正弦无功功率计量的扩展不确定度为75×10-6;电力系统的电能质量计量标准,包括:谐波电压、电流测量,谐波次数从直流和2—100次整数倍谐波,任意次间谐波,谐波电压扩展不确定度为0.02%,谐波电流扩展不确定度为0.04%

  综上所述,经过十几年的发展,中国的三相多功能表门类比较齐全,中、低端电表技术开发水平较高,特别是冲击负荷电能计量理论与算法、谐波无功功率计量、具有谐波功率计量的三相专用芯片、高压电能表、GPRS通信技术应用、电能远程校准等技术项目具有**意义。但是也应该看到,优异电表技术没有完全过关,电网关口计量仍以进口电表为主导产品,这是一个值得深思的问题。

  三、电表技术走向

  正视现状,展望未来,需要超前预测电表应用领域和技术要求的不断变化,才能正确把握今后产品技术的走向。

  1、应用领域的拓展:近几年,中国的社会用电量迅速增长,国内联网,特高压电网建设,百万千瓦级发电机并网,家居网络化进程,电网经营管理改进和计量新技术应用等要素,推进电表应用领域的扩展,主要是:从用电计量计费扩大到配电变压器、变电站的经济管理和用电需求侧管理的计量;从用户计费扩大到发电厂上网电量、跨省电网联络线交换电量的计费;从315千伏安及以上的大工业用户计费扩大到100千伏安及以上的商业、非工业、普通工业户的计费,以上电表应用领域的扩大,引起计量点总量估计由60万个扩大到400万个,电表应用需求量前景看好。

  2、技术要求的更新:随着电表应用范围扩大,电力系统提出许多具有专业特点的计量要求

  传统计费电表的通用要求,有功、无功电能计量,大需量计量,费率时段,单方向、双方向和不完整的四象限计量,多参数测量,多种计时要求,多种通信方式,自检、报警,停电抄表,失压、断相、停电、失流、三相不对称、编程预置、需量复位等事件记录;

  新提出的通用要求,运行和备用两套费率时段,0-360°计量,具有时标的视在电能计量,小需量计量,Qh计量,温度误差自动补偿,谐波电压、电流总含量和谐波污染程度测量,防窃电基础技术,同时,计费电表要准确可靠,功能简单、实用;

  关口表的特殊要求,高准确度提高到0.1级,电表稳定性和可靠性指标要量化,低负荷计量,需量周期、费率时段的同步和主、副表实时比对,电表远程校准等。

  3、产品技术的发展趋向

  三相多功能表技术要跟踪应用需求的不断变化,也就明示了今后产品技术的发展趋向:

  加强国内电能质量和电能计量标准建设,包括:基波、谐波功率电能计量标准的建设,进口急需而国内缺门的国际新型计量标准设备,满足在线电表新产品计量溯源的要求;

  后是研究制订三相多功能表质量评价标准与测试方法,提高在电网上运行电表的整体技术品质。

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