淺議三相多功能電能表/的發(fā)展趨勢(shì) 隨著中國的城市和農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模改造、建設(shè)之后,電力系統(tǒng)對(duì)三相多功能電能表的需求量迅速增長, 2004年產(chǎn)量估計(jì)約70萬臺(tái),以不足全國電能表總產(chǎn)量1%的份額,創(chuàng)造11%的電能表總產(chǎn)值。由此,、國內(nèi)電表企業(yè)紛紛看好商機(jī),抓緊新技術(shù)開發(fā),不斷推出三相多功能電能表的新產(chǎn)品,以滿足電能表市場的應(yīng)用需求。 與傳統(tǒng)的機(jī)械表相比,采用電子計(jì)量原理的三相多功能電能表,具有高精度、多參數(shù)測量、諧波功率電能計(jì)量等優(yōu)勢(shì)。從總體評(píng)價(jià),三相多功能電能表還是穩(wěn)態(tài)電力負(fù)荷計(jì)量產(chǎn)品,由于其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大,電力系統(tǒng)對(duì)電表不斷提出新的技術(shù)要求,F(xiàn)有的三相多功能電能表性能和品質(zhì),都不能*適應(yīng)電力系統(tǒng)的需求。因此,如何正確把握產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì),將三相多功能電能表技術(shù)水準(zhǔn)推向一個(gè)新的高度,無疑是電表行業(yè)和電力系統(tǒng)共同關(guān)注的課題。 一、引進(jìn)的三相多功能電能/表新技術(shù) 引進(jìn)的三相多功能電能表新技術(shù),代表目前上電能表技術(shù)的zui高水平: 1、高精度、長壽命計(jì)量 準(zhǔn)確度為0.1%的有功電能計(jì)量,超過IEC在線計(jì)量的zui高準(zhǔn)確度要求,其誤差曲線的帶寬為+/-0.05%; 0.2 S級(jí)三相基波表,具有分相的2—50次諧波有功功率計(jì)量; 0.2S級(jí)長壽命的電網(wǎng)關(guān)口表,具有電能質(zhì)量計(jì)量模塊。 2、高速率、實(shí)時(shí)測量 交流采樣速率為256點(diǎn)/周波,記錄周期zui短為10毫秒; 電能質(zhì)量計(jì)量:63次諧波、電壓閃變、故障錄波78微秒的瞬變,供電可靠性指標(biāo)的記錄為99.9999999%。 3、開放式、高速率通信技術(shù)應(yīng)用 開放式通信協(xié)議IEC62056-61/62/53/46/42,抄表、費(fèi)率、負(fù)荷控制數(shù)據(jù)交換; 互聯(lián)網(wǎng)通信,自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)刷新、數(shù)據(jù)記錄,通過以太網(wǎng)連接到某些的電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的關(guān)口表,Web服務(wù)器可直接讀取電表各種實(shí)際數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量參數(shù),無需任何軟件。 4、三相電能計(jì)量芯片 采用低頻濾波法計(jì)量諧波無功功率的三相計(jì)量芯片,高位∑-△A/D,負(fù)荷動(dòng)態(tài)范圍1000:1,線性度0.1%,具有溫度測量功能,片上接口可直接與微分電流互感器連接;精度優(yōu)于0.1%的三相SOC單芯片,21位2階∑-△A/D,32位可編程的電能量計(jì)算引擎,負(fù)荷動(dòng)態(tài)范圍2000 :1,片內(nèi)集成:高速8051單片機(jī)、硬實(shí)時(shí)鐘、LCD驅(qū)動(dòng)電路、看門狗電路、定時(shí)器、多種存儲(chǔ)器、多種通信接口等。 5、諧波功率電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 在歐洲:三相0.01級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表,具有諧波功率計(jì)量功能;建立起諧波有功功率、諧波視在功率的計(jì)量傳遞標(biāo)準(zhǔn); 在美國:電能表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng),在任意波形諧波總含量30%以下,計(jì)量準(zhǔn)確度為+/-0.005%—0.05%;高精度三相標(biāo)準(zhǔn)表,在功率因數(shù)低于0.5(60°—90°),計(jì)量準(zhǔn)確度為+/-0.02%/功率因數(shù);電能功率標(biāo)準(zhǔn)源,提供七種非正弦信號(hào)的無功功率計(jì)算方法。 需要指出:盡管IT產(chǎn)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)了進(jìn)口電能表技術(shù)的快速發(fā)展,但是現(xiàn)在進(jìn)口的在線電能表產(chǎn)品技術(shù)不規(guī)范,0.1級(jí)電能表、任意波形功率和電能計(jì)量、0—360°計(jì)量等關(guān)注的問題正在探索,電能表誤差穩(wěn)定性、可靠性指標(biāo)尚未量化,器件損壞、數(shù)據(jù)丟失、自檢有誤的情況時(shí)有發(fā)生,這些情況說明進(jìn)口電能表技術(shù)走向成熟還有一個(gè)很長的過程。 二、國產(chǎn)三相多功能電能表/新技術(shù) 國產(chǎn)電子式三相多功能電能表技術(shù)開發(fā)起步較晚,近幾年,注重吸收計(jì)量技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn),強(qiáng)化自主開發(fā),取得了許多新的技術(shù)成果: 1、三相多功能電能表 0.2S級(jí)有功功率計(jì)量,16位∑-△A/D,160M IPS的DSP,交流采樣速率256點(diǎn)/周波,運(yùn)行和備用兩套費(fèi)率時(shí)段,負(fù)荷曲線記錄和容量為4M字節(jié)的存儲(chǔ)器,寬電源電壓范圍,互感器合成誤差補(bǔ)償,變壓器銅損、鐵損計(jì)算; 三、未來三相多功能電能表技術(shù)的走向 正視現(xiàn)狀,展望未來,需要超前預(yù)測電表應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)要求的不斷變化,才能正確把握今后產(chǎn)品技術(shù)的走向。 1、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展:近幾年,中國的社會(huì)用電量迅速增長,全國聯(lián)網(wǎng),特高壓電網(wǎng)建設(shè),百萬千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)并網(wǎng),家居網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程,電網(wǎng)經(jīng)營管理改進(jìn)和計(jì)量新技術(shù)應(yīng)用等要素,推進(jìn)電表應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,主要是: 從用電計(jì)量計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到配電變壓器、變電站的經(jīng)濟(jì)管理和用電需求側(cè)管理的計(jì)量; 從用戶計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到發(fā)電廠上網(wǎng)電量、跨省電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換電量的計(jì)費(fèi); 從315千伏安及以上的大工業(yè)用戶計(jì)費(fèi)擴(kuò)大到100千伏安及以上的商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶的計(jì)費(fèi),以上電表應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,引起計(jì)量點(diǎn)總量估計(jì)由60萬個(gè)擴(kuò)大到400萬個(gè),電表應(yīng)用需求量前景看好。 2、技術(shù)要求的更新:隨著電表應(yīng)用范圍擴(kuò)大,電力系統(tǒng)提出許多具有專業(yè)特點(diǎn)的計(jì)量要求 傳統(tǒng)計(jì)費(fèi)電表的通用要求,有功、無功電能計(jì)量,zui大需量計(jì)量,費(fèi)率時(shí)段,單方向、雙方向和不完整的四象限計(jì)量,多參數(shù)測量,多種計(jì)時(shí)要求,多種通信方式,自檢、報(bào)警,停電抄表,失壓、斷相、停電、失流、三相不對(duì)稱、編程預(yù)置、需量復(fù)位等事件記錄; 新提出的通用要求,運(yùn)行和備用兩套費(fèi)率時(shí)段,0-360°計(jì)量,具有時(shí)標(biāo)的視在電能計(jì)量,zui小需量計(jì)量,Qh計(jì)量,溫度誤差自動(dòng)補(bǔ)償,諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度測量,防竊電基礎(chǔ)技術(shù),同時(shí),計(jì)費(fèi)電表要準(zhǔn)確可靠,功能簡單、實(shí)用; 關(guān)口表的特殊要求,zui高準(zhǔn)確度提高到0.1級(jí),電表穩(wěn)定性和可靠性指標(biāo)要量化,低負(fù)荷計(jì)量,需量周期、費(fèi)率時(shí)段的同步和主、副表實(shí)時(shí)比對(duì),電表遠(yuǎn)程校準(zhǔn)等; 大工業(yè)戶計(jì)量的特殊要求,諧波、沖擊負(fù)荷計(jì)量,功率越限報(bào)警,主變壓器損耗計(jì)量,互感器合成誤差補(bǔ)償,電能質(zhì)量計(jì)量等; 中等容量戶計(jì)量的特殊要求,大電流計(jì)量,半波通過電流互感器計(jì)量,三相不平衡、不對(duì)稱計(jì)量; 變電站進(jìn)線、出線計(jì)量的特殊要求,主變壓器損耗計(jì)量,變電站的有功、無功、視在電能平衡計(jì)量,無功功率控制信號(hào)輸出,用戶線路的特殊要求,參照大工業(yè)戶計(jì)量的特殊要求內(nèi)容; 配電變壓器計(jì)量的特殊要求,停電采集,三相不平衡、不對(duì)稱測量,中性線電流測量,變壓器油溫測量,變壓器損耗計(jì)量和有功、無功、視在電能平衡,電力線路損耗電量的核實(shí), 等; 用電需求側(cè)管理系統(tǒng)終端的特殊要求,功率越限報(bào)警和主動(dòng)上報(bào),電力負(fù)荷開關(guān)投切信號(hào)輸出等。 同時(shí),為整頓與抑制目前出現(xiàn)的對(duì)三相多功能電能表功能要求過多,技術(shù)條件出臺(tái)無序的情況,建議電力系統(tǒng)按不同應(yīng)用領(lǐng)域制訂統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。 注:諧波污染程度,暫定義為:非基波視在功率/基波視在功率 3、產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展趨向 三相多功能電能表技術(shù)要跟蹤應(yīng)用需求的不斷變化,也就明示了今后產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展趨向: 電表多門類:由單一的計(jì)費(fèi)產(chǎn)品發(fā)展到關(guān)口計(jì)量、配電變壓器計(jì)量、變電站計(jì)量、大工業(yè)戶計(jì)量、中等容量戶計(jì)量、用電需求側(cè)管理系統(tǒng)及終端6類產(chǎn)品,分別制訂產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范; 關(guān)口電能表,要發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、快速測量、0-360°計(jì)量、多通信方式和協(xié)議,經(jīng)、國內(nèi)同類電表的比較,提出量化指標(biāo)和測試方法; 計(jì)費(fèi)用三相多功能電能表要計(jì)量準(zhǔn)確、簡單可靠、講求實(shí)用,逐步發(fā)展三相SOC單芯片,開發(fā)具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的測量技術(shù),研究溫度、電壓、頻率、相位改變的自適應(yīng)計(jì)量; 諧波有功、無功、視在功率電能計(jì)量實(shí)用化產(chǎn)品,改進(jìn)諧波下的功率因數(shù)計(jì)算方法,推進(jìn)電能質(zhì)量市場建立與發(fā)展,也為提高冶煉企業(yè)、電氣化鐵路的計(jì)量準(zhǔn)確度做準(zhǔn)備; 早期三相多功能電能表需要更新?lián)Q代,要通過調(diào)查研究,提出新一代電表技術(shù)規(guī)范; 基于GPRS通信網(wǎng)的用電需求側(cè)管理系統(tǒng)及終端,要改進(jìn)實(shí)時(shí)性和安全性技術(shù),從長遠(yuǎn)看,即使將來電力不緊張,用于配電變壓器計(jì)量與抄表、居民用電遠(yuǎn)程抄表,其發(fā)展前景也很好; 電力網(wǎng)損耗計(jì)量與防竊電基礎(chǔ)技術(shù),包括:電量具有時(shí)標(biāo),電量波動(dòng)分析軟件,電量異常報(bào)警與主動(dòng)上報(bào),變壓器、電力線路損耗計(jì)量,電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、母線和電力線路的電量平衡計(jì)量; 全國聯(lián)網(wǎng)、省網(wǎng)的總電量計(jì)量、計(jì)算和電能量數(shù)據(jù)組網(wǎng),要提到議事日程; 加強(qiáng)國內(nèi)電能質(zhì)量和電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),包括:基波、諧波功率電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè),進(jìn)口急需而國內(nèi)缺門的新型計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,滿足在線電表新產(chǎn)品計(jì)量溯源的要求; zui后是研究制訂三相多功能電能表質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與測試方法,提高在電網(wǎng)上運(yùn)行電表的整體技術(shù)品質(zhì)。
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