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摘要：基于传统电能计量装置人工定期校验方法的不足，本文分析了远程在线校验监测系统的原理，并结合实际应用阐明了该系统的实用价值。
关键词：电能计量装置；远程校验监测系统
目前，我国电力行业已实现厂网分开，将来输电、配电、售电再分开独立核算也是有可能的。电能在这些环节的流转，维系其经济关系的正是电能计量装置（贸易结算）。如同任何一种计量装置那样，运行过程中出现故障和差错难以完全避免。传统校验方式是通过人工定期现场检测或负荷试验实现的，但互感器校验必须停电进行，经常因为停电困难而无法实现。其他如电能表、二次压降装置的校验虽可进行，却也存在精度不高、故障处理不及时、窃电行为难以查处以及工作强度高、效率低、故障隐患多等问题。电能计量远程校验监测系统是针对此类问题开发研制的，由于具有在线监测、定期自动分析和营销管理共享的特点，能够显著改善计量精确性和可靠性，因而其应用前景被广为看好。
1电能计量装置远程校验监测系统原理
1.1 系统组成
电能计量装置远程校验监测系统主要由本地设备监测、远程主站管理和系统通讯网络三部分组成[1]。本地设备监测又称为厂站系统，由数据采集模块、CT二次回路、PT二次回路、电能表等组成，用以实现现场计量点的信号采集、分析处理和结果存储等功能，同时支持本地与远程数据通讯，实现本地与远程数据传输、参数修改和远程调控等功能。远程主站管理是通过远程控制计算机实现的，可实现对厂站系统的远程监测和控制。系统通讯网络可采用多种通讯方式，如本地RS232串行通讯、PSTN通讯、以太网和GSM/CDMA无线网络等。图1为系统原理图。
1.2 信号采集方法
电能计量装置远程校验监测系统主要采集并切换电压、电流和脉冲三种信号。电压信号和脉冲信号可采用多路继电器进行切换和精确控制。电压信号以并接方式接入和采集，为防止PT二次回路短路，系统内部采用了过流保护措施，即在系统进线终端设置了双保险过电流保护装置，当发生短路时，系统能够自动断开电压回路。脉冲信号经过屏蔽电缆传回，再经整形处理，送入主机进行误差分析。电流信号以串接方式接入，数据采集、切换需经三个步骤：如图2所示，首先利用一个高精度穿心采样CT把较大的线路电流转化为较小的电流信号进行耦合采集；该较小电流信号经过“I/U转换”装置转变为电压信号；再将此电压信号输入继电选择单元中进行选择切换，从而实现对电流信号的采集、转换过程。
1.3 系统综合误差的确定
电能计量装置的综合误差由电能表误差、CT与PT合成误差、PT二次回路压降误差三部分组成[2]。现场条件下，这些误差由于随电压、电流和cosφ的变化而变化，不是一个确定值，所以要通过在线实时监测的方法获得计量装置的综合误差。以下是几个主要部分的测试原理。
1.3.1 电能表误差测试
目前一般采用标准比较法对电能表误差进行测试，与人工校验的区别在于远程校验只需将标准表固定在计量现场，通过被检表电压信号与电流信号的切换，使标准表信号与被测表信号相同，即被测电能表（有功0.2S或0.5S级）的脉冲信号经过切换处理后，与监测系统内部高准确度标准表（0.05级）的电能脉冲进行比较，就可以计算出被检电能表的误差。远程监测系统可实现一组多块电能表与标准表的循环测试。
1.3.2 互感器二次负荷测试
CT与PT的二次负荷对其合成误差影响很大，所以要测出它们的二次负荷，才能计算电能计量装置的综合误差。如CT二次负荷测试，可在其二次回路中串联一个高灵敏度的穿心电流互感器来测量二次电流，再通过布线方式计算CT二次端电压；PT二次负荷的取得，可在其电压二次回路中串联一个高灵敏度穿心电流互感器，测出二次电流，再从监测回路中计算电压值值 ，如图3所示。由于CT二次回路的工作状况可通过二次阻抗反应出来，如当回路出现阻抗增高，则说明线路接点电阻增大；当回路阻抗降低，则可能反映；CT内部出现匝间断路等，故可通过测试阻抗或导纳的方法来评估 ；CT二次回路的工作情况。可采用高频测试导纳的方法来实现二次回路状态的检测。整个测试过程不影响二次回路的正常运作，当回路导纳出现异常，可通过预先设置门限导纳来判断并给予报警。 实现二次回路状态监测的关键在于保证二次回路不会开路的前提下，及时有效地反应二次回路的导纳。
1.3.3 PT二次回路压降测试
确定PT二次回路压降一般通过布线方式得到始端（PT就地端子箱）与末端（电能表）之间的电压差值，其测量原理与人工测试方法相似，只是将临时拖放的电缆以布线方式固定下来，并采用内部专用模块来测量和计算电压。为了保证PT二次回路压降测量的安全性，电压引入端采用了过流保护措施，如图3所示。
1.4 远程通讯方法
通过RS232通讯接口，可实现多种数据传输方式。数据上传和下载是通过系统主站管理软件实现的，并可根据实际通讯情况改变和调整通讯方案。例如主站PC端和现场设备端都有MODEM时，可采用PSTN通讯方案；通过光纤建立以太网，可实行以太网通讯方案；在主站PC端和现场设备端都装设GSM MODEM，并向移动通信商购买两张GSM卡，就能通过GSM传输数据。
2 电能计量装置远程校验监测系统应用
2.1 系统概况
某220kV站街变电站有3个220kV关口计量点和2个110kV线路，计量方式皆为三相四线制。5条线路的主要测试和监测项目包括电能表误差、二次瞬时量（电压、电流、相角和功率）、CT二次回路导纳、PT二次回路压降。监测报警项目包括电能表误差、二次压降及CT二次回路导纳。
2.2 主要参数
（1）标准表准确度为0.05级；（2）电压回路45～290V和75～450V量程自动切换，功耗≤2VA（57.7V）；（3）电流回路0.1A～10 A量程自动切换，功耗≤2VA（1A）；（4）PT压降测试精度，电压、角差和比差分辨率分别为1mV、0.1′、2%；（5）PT二次负荷测试精度为3%；（6）导纳测试精度为5%，分辨率10μS；（7）输入脉冲频率≤500kHz；（8）辅助电源交流220×（1±10%）V，50Hz。
2.3 对比测试
采用精度为0.05级现场校验仪作为标准设备，远程在线监测系统精度同样为0.05级，被测电能表精度为有功0.5S级，其额定电流为5（20）A。对每一条监测线路进行误差测试。图4为该站街变其中一个关口计量点测试的误差对比曲线。比对结果表明，远程在线监测系统精度满足要求。
2.4 系统功能
电能计量装置远程校验监测系统后台软件具有强大的功能，可进行远程控制、数据下载、参数调整、数据分析、报表打印、远程手动测试等操作。图5与图6分别是选定时间区间的误差测试曲线和二次压降曲线。
3 结语
电能计量装置远程校验监测系统可实现在线测试、自动校验、故障报警和结果分析等功能，改善了传统人工定期校验方法的种种不足，为电能计量装置高效、自动化管理奠定了坚实的基础，必将成为未来电能计量装置发展的主流并得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]林尔迅，田翔，郭燚. 电能计量装置远程校验系统的实现与应用[J]. 机电工程技术，2013，42（08）：140-142，196.
[2]罗志坤. 电能计量在线监测与远程校准系统的研制[D]. 长沙：湖南大学电气与信息学院，2011.
关键词：电能计量装置；远程校验监测系统
目前，我国电力行业已实现厂网分开，将来输电、配电、售电再分开独立核算也是有可能的。电能在这些环节的流转，维系其经济关系的正是电能计量装置（贸易结算）。如同任何一种计量装置那样，运行过程中出现故障和差错难以完全避免。传统校验方式是通过人工定期现场检测或负荷试验实现的，但互感器校验必须停电进行，经常因为停电困难而无法实现。其他如电能表、二次压降装置的校验虽可进行，却也存在精度不高、故障处理不及时、窃电行为难以查处以及工作强度高、效率低、故障隐患多等问题。电能计量远程校验监测系统是针对此类问题开发研制的，由于具有在线监测、定期自动分析和营销管理共享的特点，能够显著改善计量精确性和可靠性，因而其应用前景被广为看好。
1电能计量装置远程校验监测系统原理
1.1 系统组成
电能计量装置远程校验监测系统主要由本地设备监测、远程主站管理和系统通讯网络三部分组成[1]。本地设备监测又称为厂站系统，由数据采集模块、CT二次回路、PT二次回路、电能表等组成，用以实现现场计量点的信号采集、分析处理和结果存储等功能，同时支持本地与远程数据通讯，实现本地与远程数据传输、参数修改和远程调控等功能。远程主站管理是通过远程控制计算机实现的，可实现对厂站系统的远程监测和控制。系统通讯网络可采用多种通讯方式，如本地RS232串行通讯、PSTN通讯、以太网和GSM/CDMA无线网络等。图1为系统原理图。
1.2 信号采集方法
电能计量装置远程校验监测系统主要采集并切换电压、电流和脉冲三种信号。电压信号和脉冲信号可采用多路继电器进行切换和精确控制。电压信号以并接方式接入和采集，为防止PT二次回路短路，系统内部采用了过流保护措施，即在系统进线终端设置了双保险过电流保护装置，当发生短路时，系统能够自动断开电压回路。脉冲信号经过屏蔽电缆传回，再经整形处理，送入主机进行误差分析。电流信号以串接方式接入，数据采集、切换需经三个步骤：如图2所示，首先利用一个高精度穿心采样CT把较大的线路电流转化为较小的电流信号进行耦合采集；该较小电流信号经过“I/U转换”装置转变为电压信号；再将此电压信号输入继电选择单元中进行选择切换，从而实现对电流信号的采集、转换过程。
1.3 系统综合误差的确定
电能计量装置的综合误差由电能表误差、CT与PT合成误差、PT二次回路压降误差三部分组成[2]。现场条件下，这些误差由于随电压、电流和cosφ的变化而变化，不是一个确定值，所以要通过在线实时监测的方法获得计量装置的综合误差。以下是几个主要部分的测试原理。
1.3.1 电能表误差测试
目前一般采用标准比较法对电能表误差进行测试，与人工校验的区别在于远程校验只需将标准表固定在计量现场，通过被检表电压信号与电流信号的切换，使标准表信号与被测表信号相同，即被测电能表（有功0.2S或0.5S级）的脉冲信号经过切换处理后，与监测系统内部高准确度标准表（0.05级）的电能脉冲进行比较，就可以计算出被检电能表的误差。远程监测系统可实现一组多块电能表与标准表的循环测试。
1.3.2 互感器二次负荷测试
CT与PT的二次负荷对其合成误差影响很大，所以要测出它们的二次负荷，才能计算电能计量装置的综合误差。如CT二次负荷测试，可在其二次回路中串联一个高灵敏度的穿心电流互感器来测量二次电流，再通过布线方式计算CT二次端电压；PT二次负荷的取得，可在其电压二次回路中串联一个高灵敏度穿心电流互感器，测出二次电流，再从监测回路中计算电压值值 ，如图3所示。由于CT二次回路的工作状况可通过二次阻抗反应出来，如当回路出现阻抗增高，则说明线路接点电阻增大；当回路阻抗降低，则可能反映；CT内部出现匝间断路等，故可通过测试阻抗或导纳的方法来评估 ；CT二次回路的工作情况。可采用高频测试导纳的方法来实现二次回路状态的检测。整个测试过程不影响二次回路的正常运作，当回路导纳出现异常，可通过预先设置门限导纳来判断并给予报警。 实现二次回路状态监测的关键在于保证二次回路不会开路的前提下，及时有效地反应二次回路的导纳。
1.3.3 PT二次回路压降测试
确定PT二次回路压降一般通过布线方式得到始端（PT就地端子箱）与末端（电能表）之间的电压差值，其测量原理与人工测试方法相似，只是将临时拖放的电缆以布线方式固定下来，并采用内部专用模块来测量和计算电压。为了保证PT二次回路压降测量的安全性，电压引入端采用了过流保护措施，如图3所示。
1.4 远程通讯方法
通过RS232通讯接口，可实现多种数据传输方式。数据上传和下载是通过系统主站管理软件实现的，并可根据实际通讯情况改变和调整通讯方案。例如主站PC端和现场设备端都有MODEM时，可采用PSTN通讯方案；通过光纤建立以太网，可实行以太网通讯方案；在主站PC端和现场设备端都装设GSM MODEM，并向移动通信商购买两张GSM卡，就能通过GSM传输数据。
2 电能计量装置远程校验监测系统应用
2.1 系统概况
某220kV站街变电站有3个220kV关口计量点和2个110kV线路，计量方式皆为三相四线制。5条线路的主要测试和监测项目包括电能表误差、二次瞬时量（电压、电流、相角和功率）、CT二次回路导纳、PT二次回路压降。监测报警项目包括电能表误差、二次压降及CT二次回路导纳。
2.2 主要参数
（1）标准表准确度为0.05级；（2）电压回路45～290V和75～450V量程自动切换，功耗≤2VA（57.7V）；（3）电流回路0.1A～10 A量程自动切换，功耗≤2VA（1A）；（4）PT压降测试精度，电压、角差和比差分辨率分别为1mV、0.1′、2%；（5）PT二次负荷测试精度为3%；（6）导纳测试精度为5%，分辨率10μS；（7）输入脉冲频率≤500kHz；（8）辅助电源交流220×（1±10%）V，50Hz。
2.3 对比测试
采用精度为0.05级现场校验仪作为标准设备，远程在线监测系统精度同样为0.05级，被测电能表精度为有功0.5S级，其额定电流为5（20）A。对每一条监测线路进行误差测试。图4为该站街变其中一个关口计量点测试的误差对比曲线。比对结果表明，远程在线监测系统精度满足要求。
2.4 系统功能
电能计量装置远程校验监测系统后台软件具有强大的功能，可进行远程控制、数据下载、参数调整、数据分析、报表打印、远程手动测试等操作。图5与图6分别是选定时间区间的误差测试曲线和二次压降曲线。
3 结语
电能计量装置远程校验监测系统可实现在线测试、自动校验、故障报警和结果分析等功能，改善了传统人工定期校验方法的种种不足，为电能计量装置高效、自动化管理奠定了坚实的基础，必将成为未来电能计量装置发展的主流并得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]林尔迅，田翔，郭燚. 电能计量装置远程校验系统的实现与应用[J]. 机电工程技术，2013，42（08）：140-142，196.
[2]罗志坤. 电能计量在线监测与远程校准系统的研制[D]. 长沙：湖南大学电气与信息学院，2011.