三相多功能电能表技术发展的现状与展望
时间:2019-03-25 23:41:55 来源:古城信息网 作者:匿名


自2003年以来,经过中国城乡电网的大规模改造和建设,对电力系统三相多功能电表的需求迅速增长。 2004年的产量估计约为70万台,不足以满足国家电能表的总产量。 1%的份额,占电能表总产值的11%。因此,国际国内仪表公司对商机充满信心,密切关注新技术的开发,不断推出三相多功能仪表新产品,以满足电能表市场的应用需求。

与传统机械表相比,采用电子计量原理的三相多功能仪表具有精度高,多参数测量,谐波功率计量等优点。从整体评价来看,三相多功能仪表也是一种稳态功率负载计量产品。由于其应用领域的扩大,电力系统不断对电表提出新的技术要求。现有三相多功能仪表的性能和质量不能完全满足电力系统的需要。因此,如何正确把握产品技术的发展趋势,改进产品设计,将三相多功能仪表的技术水平推向一个新的高度,无疑是电表行业和电力系统共同关注的问题。

一,引进三相多功能电能表新技术

新型三相多功能仪表技术的引入代表了当前国际电能表技术的最高水平:

1,精度高,寿命长

·精度为0.1%的有功电能计量超过IEC在线计量的最高精度要求,误差曲线的带宽为/-0.05%;

·0.2 S级三相基波表,相分离2-50次谐波有功功率计量;

·0.2S级长寿命电气网关端口表,带电能质量计量模块。

2,高速率,实时测量

·交流采样率为256点/周期,记录周期短至10毫秒;

·电能质量测量:63次谐波,电压闪变,故障记录78微秒瞬态,电源可靠性记录为99.9999999%。

3.开放和高速率的通信技术应用

·开放式通信协议IEC62056-61/62/53/46/42,抄表,资费,负荷控制数据交换;·互联网通讯,自动发送电子邮件报警信号,系统运行状态刷新,数据记录,通过以太网连接到一些国际知名电力计费系统,网络服务器可以直接读取仪表的各种实际数据,电能质量参数,无需特殊软件。

4,三相电能计量专用芯片

·采用低频滤波方式测量谐波无功功率的三相计量芯片,高位△ - △A/D,负载动态范围1000:1,线性度0.1%,温度测量功能,片上接口可直接与之相互作用差动电流连接

·三相SOC单片机,精度优于0.1%,21位二阶Σ-△A/D,32位可编程电能计算引擎,负载动态范围2000:1,片上集成:高速8051单片机,硬实时时钟,LCD驱动电路,看门狗电路,定时器,各种存储器,各种通讯接口等

5,谐波功率能量测量标准

·欧洲:三相0.01级标准仪表,具有谐波功率计量功能;建立谐波有功功率和谐波视在功率的测量和传输标准;

·在美国:电能表自动校准系统,任意波形谐波的总精度小于30%,测量精度为/-0.005%~0.05%;高精度三相标准仪的功率因数低于0.5(60° - 90°),测量精度为/0.02%/功率因数;电源标准源为非正弦信号提供七种无功功率计算方法。

需要指出的是,虽然新技术在IT行业的应用促进了进口电能表技术的快速发展,但进口在线电能表产品并未标准化,0.1级电能表,任意波形电源和电能计量, 0-360°计量。正在探讨关注的问题。能量计的稳定性和可靠性指标尚未量化。发生了设备损坏,数据丢失和自检错误。这些条件表明进口电能表技术仍然成熟。处理。

二,国产三相多功能电能表新技术

国内电子三相多功能仪表技术的发展起步较晚。近年来,它吸收了国际计量技术和管理经验,加强了自主开发,取得了许多新的技术成果:1,三相多功能表

·0.2S有功功率计量,16位△ - △A/D,160M IPS DSP,交流采样率256点/周期,运行和待机两套速率周期,负载曲线记录和4Mbytes内存,宽电源电压范围,变压器综合误差补偿,变压器铜损,铁损计算;

·0.5S三相基波有功电表;

·低端三相多功能仪表设计,采用三相SOC单片机或三相有源和无功计量芯片,技术上适应大型和大型电表的市场需求;

·高压电能表,采用电子传感器,悬浮电源设计,有功电能计量精度为0.5,适用于10 kV中压电网直接测量电能。

2.谐波功率和电能计量

·三相谐波表,有功功率计0.2S电平,无功计量0.5S电平,高精度基波和谐波有功电能计量,实时积分法用于计算总有功电能,采用FFT算法提供依据。波,谐波能量和谐波功率方向;

·冲击负荷能量测量理论和算法,应用广义功率理论,定义单相电路的功率和任意波形的三相电路,应用正弦电路功率理论,传统的非正弦电路功率理论和广义功率理论来承载输出有效载荷的冲击载荷,无功,明显,失真,三相不对称功率计算;

·基于IIR Hilbert数字滤波方法进行谐波无功功率测量,希尔伯特数字滤波器具有优越的频率响应特性,简单的数值计算,计算谐波无功功率,仿真结果仅为0.02%;

·谐波有功潮流分析方法,研究指出:FFT理论有局限性,实际功率负载,除了基波和整数倍频程分量外,还有间谐波,需要开发一种新的能量计算法。

3.三相电能计量专用芯片

·三相多功能计量芯片,带基波/谐波电能计量,16位Σ-△A/D,24位DSP,负载动态范围1000: 1,线性度0.1%,测量带宽21次谐波,积分温度传感器;·采用Hilbert数字滤波器测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体频率技术的低功耗三相有源功率计量芯片。

4.基于GPRS通信网络的电力需求侧管理系统及其终端

·系统具有远程抄表,电源异常信息报警,电能质量检测,线损分析,无功电压管理和电力负荷控制管理等功能。系统指标为:并发数据量不小于50,000个采集点,一次采集通过率不低于95%,二次通过率不低于99.5%,遥测合格率大于98 %,时间精度小于100毫秒。

5,网关远程校准系统

该系统由多通道仪表测量,校准回路和计算机通信网络组成,将高精度三相标准仪表放置在变电站环境条件符合要求的地方。测量电流由计量电流互感器转换。次级电路连接到0.02级和5/0.5A的中间变压器。通过工业计算机命令切换标准仪表和门控仪表的三相接线方式和有功和无功功率计量方法,并通过专用通道将门表的实时误差发送到专用通道。 。系统主站的整体系统误差为0.1%。

6,电能质量和能量计量标准

·数字三相标准仪表,精度0.02%,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;

·电力系统正弦无功功率测量标准,基于电流比较技术,通过基本电参数可追溯性,正弦无功功率测量的扩展不确定度为75×10-6;

·电力系统电能质量测量标准,包括:谐波电压,电流测量,直流谐波频率和2-100整数倍谐波,任何间谐波,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%;闪烁,常用的指标是短时闪烁Pst(10min)和长期闪烁Plt(2h),标准器件的扩展不确定度为0.5%;频率:1Hz-21MHz,器件具有2×10-10的扩展不确定度;相位,标准装置具有0.02°的扩展不确定度;·产品技术规格。鉴于世界上没有统一的三相多功能仪表标准,中国电工仪表标准化技术委员会已经起草了国家标准《多功能电能表 特殊要求》,目前正在进入验证阶段。该标准的目的是为电能制造商和用户提供产品技术规范,并反映产品订购技术规范的大部分内容。多功能仪表的一般要求将参考中国相关国家标准的内容。 。

综上所述,经过十多年的发展,中国的三相多功能电表类比较齐全,中低端电表技术的发展水平相对较高,尤其是冲击负荷电能计量理论和算法,谐波无功功率计量。具有谐波功率计量,高压电能表,GPRS通信技术应用和远程电能校准的三相专用芯片的技术项目具有创新意义。但是,还应该注意的是,高端仪表技术还没有完全通过测试,电网关仪表仍然使用进口仪表作为主导产品。这是一个值得深思的问题。

三,未来三相多功能电能表技术

面对现状,展望未来,我们需要预测电表应用领域和技术要求的不断变化,才能正确把握产品技术的未来发展方向。

1.应用领域的扩展:近年来,中国社会用电量增长迅速,全国联网,特高压电网建设,数百万千瓦发电机并网,家庭网络流程,电网管理改进和新测量技术应用等促进电表应用领域扩展的要素,主要有:

·从电力计量和计费扩展到配电变压器和变电站的经济管理以及电力需求侧管理的管理;

·从用户计费到电厂的电网,省际电网联络线交换电费;

·从315 kVA及以上的大型工业用户到100 kVA及以上的商业,非工业和一般工业家庭的计费,扩大上述电表的应用,从而估算总量测量点数达到60万台已经扩大到400万台,对仪表应用的需求很大。

2.技术要求更新:随着电表应用范围的扩大,电力系统提出了许多具有专业特性的测量要求。·传统计费表,有功和无功电能计量,最大需求计量,速率周期,单向,双向和不完全四象限计量,多参数测量,多时序要求,多通信模式,自检,报警的一般要求,断电抄表,电压损失,缺相,电源故障,电流损耗,三相不对称,编程预置,需求复位等事件记录;

·新提出的一般要求,两套运行和待机率,0-360°计量,时变视在电能计量,最小需求计量,Qh计量,温度误差自动补偿,谐波电压,总电流含量和谐波测量污染程度,防盗的基本技术,同时计费表应准确可靠,功能简单实用;

·网关表的特殊要求,最高精度提高到0.1级,仪表的稳定性和可靠性指标应量化,低负荷计量,需求期,速率期同步和实时比较主要和分米,远程校准仪表等;

·大型工业用户测量的特殊要求,谐波,冲击负荷测量,功率超限报警,主变压器损耗测量,变压器综合误差补偿,电能质量测量等;

·中等容量家用计量,大电流计量,电流互感器半波计量,三相不平衡,非对称计量的特殊要求;

·变电站输入和输出线路测量,主变压器损耗测量,变电站有功,无功,视在电能平衡测量,无功功率控制信号输出,用户线路特殊要求的特殊要求,参见大型工业用户测量的特殊要求

·配电变压器测量,停电采集,三相不平衡,非对称测量,中性线电流测量,变压器油温测量,变压器损耗测量和有功,无功,视在电能平衡,电力线损耗验证等特殊要求;

·电力需求侧管理系统终端,功率限制报警和主动报告,电源负荷开关切换信号输出等特殊要求

同时,为了整流和抑制三相多功能表的电流要求,技术条件无序,建议电力系统根据不同的应用领域制定统一的技术规范。

注:谐波污染程度暂定为:非基本视在功率/基本视在功率3.产品技术的发展趋势

三相多功能仪表技术应该跟踪应用的不断变化的需求,并且还展示了未来产品技术的发展趋势:

·电表多类:从单一计费产品开发到网关计量,配电变压器计量,变电站计量,大型工业家庭计量,中等容量家庭计量,电力需求侧管理系统和终端6个产品,分别制定产品技术规范

·网关电能表,开发高精度,高稳定性,高可靠性,快速测量,0-360°测量,多种通信方法和协议,通过国际国内同类电表的比较,提出定量指标和测试方法;

·三相多功能仪表的成本应准确,简单,可靠,实用,逐步开发三相SOC单片机,开发谐波电压,总电流含量和谐波污染度,研究温度,电压的测量技术,频率和相位变化的自适应计量;

·谐波有功,无功,视在功率测量实用产品,改进谐波功率因数计算方法,促进电能质量市场的建立和发展,为提高冶炼企业和电气化铁路的测量精度做好准备;

·早期三相多功能仪表需要更新,通过调查研究提出新一代仪表规格;

·基于GPRS通信网络,电力需求侧管理系统和终端,提高实时性和安全性技术,从长远来看,即使未来电力不紧张,对于配电变压器计量和抄表,住宅用电远程抄表,其发展前景也很好;

·电网损耗测量和防窃电基本技术,包括:带时标功耗,功率波动分析软件,电源异常报警和主动报告,变压器,电力线损测量,电力系统节点,总线和电力线功率平衡测量;

·全国网络,省网络总电量计量,计算和电能数据联网,提提议程;

·加强国内电能质量和能源计量标准的建设,包括:基波和谐电能量测量标准的建设,以及迫切需要和国内缺乏的国际新计量标准设备的进口,以满足计量的要求和新的在线仪表产品的可追溯性;·最后,研究和制定三相多功能仪表的质量评估标准和测试方法,以提高电网运行的电表的整体技术质量。