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1)减少电稽查工作的错误提高效率。在科学技术飞速发展的今天,电力系统的进步也十分的神速,所以电能计量设备也在不断的更新,不仅性能越来越好而且数量也越来越准,十分的适合如今的电力系统的发展。在科技更新的状况下,电能计量技术已经不再是简单的计量和检测,而是能够实现自动化的管理和监控,这样的电能计量越来越先进,同时电稽查也更加的智能化。以往电稽查工作都需要工作人员亲自到现场抄写电量使用情况,工作效率十分低下,在电能计量技术应用到电稽查工作中后,工作人员可以十分轻松的获得数据分析从而得到结论,是电稽查工作更加快速、智能并减少人为所造成的影响。
2)提高电稽查工作质量减少损失。一些电力企业中,由于缺少电能计量技术和高科技的技术支持,就靠几个工作人员来完成如此繁重的电稽查工作,不仅工作人员的工作量十分的巨大,也导致工作人员十分的疲劳,对电稽查的工作效率有着非常大的影响,还有数据准确率也有一定的影响,不论是工作人员的粗心还是素质都会造成数据的不准确,这对评定的结果也有着不可忽视的影响。如果把电能计量技术运用到电稽查工作中的话,不但能够减少人员的负担和工作量、提高工作的效率,也会减少失误和不必要的损失。通过远程的控制和监控,时刻关注用户的用电与用量是否正常,是否有偷电窃电等违法行为。这样,也减少了违章用电等违法行为,加强了用户用电安全,减少了经济损失。
3)对违章用电的判定更加合理。由于有电能计量技术的应用,不仅能够使电稽查工作智能化,效率高,也更好的追踪了用户是否有违章用电的行为。我们可以通过电能计量技术监控用户是否有违章用电的行为,还可以通过得到的数据来判断用户是否有违章用电等违法行为,并且根据偷电的电量来定量惩罚的成都,这样对违章用电的判定更加合理,让人们减少偷电行为,文明用电,做一个遵纪守法的好公民。综上所述,电能计量技术运用在电稽查工作中,其优点可以概括与:提高工作效率,检测的数据更加的准确、减少工作人员的工作强度,对违章用电的判定更加的合理化等等。还可以提高电力系统的运行效率,减少电量的浪费所造成的经济损失,以保证电力系统安全有效的运行。
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2统计线损四分、供售电量和检查用电
在线损四分管理中,对线损四分的实时统计是工作难点之一,而计量自动化系统在电力营销中的应用则较好地解决了这一问题。电能计量自动化系统的实时数据采集功能,不仅能够对线损按月、按日进行分区、分压,同时,还能够进行分线、分台等统计、分析,并且可以在需求基础上自定义分析相关的对象,形成各类线损统计报表,有利于推进线损异常的分析和管理。在未应用计量自动化系统之前,人工抄写是统计供售电量、分析同期线损的主要方式。这种传统的方式,不仅效率低,而且工作负担比较大。应用了电能计量自动化系统后,在统计供售电量工作方面,有效地提高了工作效率、工作的准确度和实时性。在检查用电的工作中,应用电能计量自动化系统能够实时监测用户的用电情况,一旦出现异常情况,就可以及时发出警报,准确排查和定位故障。
3分析用电负荷特性、监测配变运行、统计停电时间对于供电企业
分析、掌握用电负荷的细分区域和各类行业的负荷特性是其一直的努力方向,但是,在实际工作中,却很难实时获得负荷数据。应用计量自动化系统,不仅具有强大的负荷分析功能,同时,还能够获得实时负荷数据。在监测配变运性方面,计量自动化系统的应用可以实时监测、统计和分析变压器的电压、功率因数和负载率等情况,有效地减少了因路途遥远而导致监测不到位情况的发生,而且还能及时掌握设备运行的完整曲线和相关数据,更加科学、有效地评估配变运行状态。在统计停电时间方面,电能自动化系统的应用是立足于后台判断终端是否停电,以此来促进统计专变和配变停电信息的实现。同时,还可以根据实际要求自定义生成停电时间统计报表,为生产部门提供更多的参考数据,以提高其供电分析的可靠性。
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电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性,推进了电能管理现代化的发展进程。
1电能计量自动抄表系统的构成和特点
典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成,如图1所示。
1.1前端采集子系统
按照采集数据的方式不同,电能计量自动抄表系统可分为本地自动抄表系统和远程自动抄表系统两种。
本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置,把电量转换为红外信号,抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机,非接触性地读取数据。
远程自动抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端,它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构,即由安装于用户生活小区单元的采集器收集十几到几十个电能表的读数,而安装在配电变压器下的集中器则负责定期从采集器读取数据。
1.2通信子系统
通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及成本要求,通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同,通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输等四种。
光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点,适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高,故很少在自动抄表系统中使用。
无线通信适用于用户分散且范围广的场合,在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽,通信容量较大(可与几千个电能表通信),通信距离远(几十千米,也可通过中继站延伸)。目前,GPRS无线通信网络为无线抄表系统的实施提供了高效、便捷、可靠的数据通道。主要缺点是需申请频点使用权,且如果频点选择不合理,相邻信道会相互干扰。
租用电话线通信是利用电话网络,在数据的发出和接收端分别加装调制解调器。该方法的数据传输率较高且可靠性好,投资少;不足之处是线路通信时间较长(通常需几秒甚至几十秒)。
低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。其基本原理是:在发送数据时,先将数据调制到高频载波上,经功率放大后耦合到电力线上。此高频信号经电力线路传输到接收方,接收机通过耦合电路将高频信号分离,滤去干扰信号后放大,再经解调电路还原成二进制数字信号。电力线载波直接利用配电网络,免去了租用线路或占用频段等问题,降低了抄表成本,有利于运营管理,发展前景十分广阔。但是,如何抑制电力线上的干扰,提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。
1.3中心处理子系统
中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成,是整个电能计量自动抄表系统的最上层,所有用户的用电信息通过信道汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行汇总和分析,作出相应的决策。如果硬件允许,还可直接向下级集中器或电能表发出指令,从而对用户的用电行为实施控制,如停、送电远程操作。
2电能计量自动抄表技术的现状
2.1电能表
传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展,使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能计量自动抄表技术的需要。预计今后相当一段时间内,电能计量自动抄表系统的终端采集装置将以机电脉冲式电能表和电子式电能表两种仪表为主。
2.2采集器和集中器
采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置,由单片机、存储器和接口电路等构成,现在已经出现了较成熟的产品。
2.3通信信道
通信子系统是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。国内外对于不同通信方式各有侧重,在西方发达国家,对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早,电力系统包括配电网络较规范、完备,所以低压电力线载波技术被广泛应用;在我国,受条件所限,较多使用电话线通信。近来,随着对扩频技术研究的深入,低压电力线载波中干扰大的问题逐步得到解决,因此,低压电力线载波通信方式在电能计量自动抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。
3电能计量自动抄表技术的热点和发展趋势
3.1电力线载波通信
电力线载波通信,是将信息调制为高频信号(一般为50~500kHz)并叠加在电力线路上进行通信的技术。其优势是利用电力线作为通信信道,不必另外铺设通信信道,大大节省投资,维护工作量少,可灵活实现“即插即用”。目前,国内10kV以上电压等级的高压电力线载波技术已经较成熟,但低压电力网络上的载波通信还未能达到令人满意的水平,这在一定程度上制约了电能计量自动抄表技术在我国的实际应用。
3.2无线扩频通信
扩频技术是一种无线通信方式,把发送的信息转换为数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号,以扩展信号的频谱,通过相关接收,用相同的频码序列解扩,最后经信息解调,恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米,其最大的优点在于抗干扰能力较强,因此具有较强的安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是:采集器通过电力线载波把数据传至集中器,再由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。
3.3复合通信
在应用于电能计量自动抄表系统中的所有通信模式中,各种通信模式都有优缺点,任何一种采用单一通信技术的方案均很难完全满足需要。为解决这类矛盾,提出了复合通信方案。
复合通信方案是在自动抄表的不同通信阶段采用不同的通信方式,组成实现电能自动抄表的复合通信网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段(电能表到采集器,采集器到集中器),可以采用如红外、低压电力线载波甚至点对点的通信方式;而在集中器到中央处理站段,则可采用电缆、电话线或无线通信等。选择什么样的复合方式,需根据实际情况统筹考虑。混合使用的各种通信方式之间要有很好的相容性,不能相互干扰,这其中涉及到运筹学、最优规划等方面的研究与设计。
3.4自动抄表的安全性
自动抄表的安全性主要包括自动抄表过程的安全性和中心处理子系统的计算机网络安全性。电能计量自动抄表系统的抄表过程是分散的采集器、集中器与中心处理站间交换数据的过程。通信中既要保证所抄数据的安全、可靠传输,又必须确保中心处理子系统不会受到来自传输网络的意外攻击。
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在电力计量技术的运用过程中做好节能降耗工作是极为必要的,其成果也是较为明显的,具体来说,我们可以从以下几个方面采取措施加强节能降耗在电力计量技术运用中的效果。
2.1改进电力计量技术设备
对于电力计量技术而言,要想加强其节能降耗效果就必须注重对于电力计量技术设备的管理,尤其是对于当前我国常用的传统电力计量设备来说在很大程度上影响了电力计量过程的节能降耗效果。基于此,我们必须加强对于电力计量技术设备的研究,切实提高设备的技术水平,尤其是要加强电力计量技术设备对于当前一些先进技术的利用,比如对于智能化技术和信息化技术来说,如果能够很好地融入到电力计量技术设备中就能够很好地完善电力计量技术设备的缺点,提高电力计量技术设备的使用效率,减少一些不必要的电力能源损耗,这也是当前我国电力计量技术研究的一个主要方面,尤其是当前对于智能电表的研究和使用已经具备了一定的成效,这就更进一步验证了加强电力计量技术设备研究能够促进我国节能降耗工作效果的可行性。
2.2规范电力考核制度
加强电力计量过程中节能降耗效果的另一个办法就是规范当前的电力考核制度,完善电力考核方法,尤其是对于用电大户来说,更应该加强对其电力使用的考核和监管,对其节电效果进行综合的评测和审查,并且针对考核的结果采取相应的措施,进而规范用电企业的用电状况,当然这一考核和评测过程都离不开电力计量技术的参与。
2.3完善电力计量技术系统
做好电力计量工作中的节能降耗效果还必须完善当前的电力计量技术系统,当前我国电力计量技术系统因为其复杂性和综合性较强,所以存在着很多的漏洞和缺陷,只有针对这些问题进行必要的完善才能够确保节能降耗工作的顺利开展。
3.智能电表在电力计量节能降耗中的应用
在电力计量工作中进行节能降耗建设的一个突出代表就是智能电表的使用和普及,具体而言,智能电表在电力计量中的运用对于节能降耗来说起到的作用是极为明显的,其具体表现有以下几个方面:
(1)计费方式更加科学合理,智能电表的一个主要功能就是其能够进行不同费率和时段的切换,这也是智能电表有别于传统电表的一个主要方面,这种计费方式的一个好处就是能够有效提高用电者用电节能意识,避免一些不必要的电力能源消耗;
(2)对于整个的电力网络进行时时刻刻的检测和管理,进而提高了电力网络的完整性,确保电力网络的顺利运行,避免了一些电力能源的损耗,并且智能电表还能够根据整个电力网络的电力需求状况调整整个电力网络的电力配置,起到一定的管理作用,进而确保电力网络运行的有效性,最终达到节能降耗的目的;
(3)智能电表使用的一个最为突出的优势就是其提高了电力计量的节能效果,在具体的使用过程中,智能电表能够根据用电器的具体状况来自行分配电力能源到用电器上,加强了用电器的用电管理和监控,进而确保了电力能源的有效利用,达到了节能降耗的目的。
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以我们江苏新海发电有限为例,每天分四班,传统的方式是每次交接班时抄表,人工录入进行统计计算;这种人工抄表、统计不能满足实时、分时及动态分析管理的要求,电能量采集方式的改变已势在必行。江苏新海发电有限公司电能量自动采集系统于2001年9月底基本建成。该系统已采集了所有机组的全部电能量数据,完成了电能量的自动采集、存储、总加计算、统计、报表打印等功能;系统代替了人工抄表,提高了数据的同步性、及时性、准确性和完整性;系统对全公司发电情况和各类平衡率进行自动统计,提高了统计计算速度和自动化水平;利用系统进行分班次考核,提高了企业的管理水平和效率;各部门可通过Web查看所有数据和报表,进行不同的二次开发,提高了电能数据的利用率。系统(如图1所示)分主站和采集终端(ERTU)两部分,主站与ERTU之间采用网络通信方式进行数据传输。主站采用南京华瑞杰自动化设备有限公司的COM-2000系统、厂站采用该公司的MPE-III电能量远方数据终端。
1、江苏新海发电有限公司电能量自动采集系统配置
1.1主站系统配置
该系统采用高性能的PC机作为硬件平台,系统的数据库服务器采用双机备份,互为热备用,并保持数据的一致性;前置机负责采集数据,连接GPS用于全网对时,后置机负责处理并保存数据,报表工作站负责所有报表的编辑和打印,Web服务器提供Web浏览,各MIS工作站通过Web可查看所有数据和报表;主网采用10/100M网,由交换机来连接服务器和所有计算机。
系统操作系统采用目前广泛使用的、安全性能较高的Windows2000Server,网络通信采用TCP/TP协议,数据库采用具有Client/Server模式的商用数据管理系统SQLServer2000,编程全部采用VC、VB、Delphi等,集成EXCEL作为报表工具生成图文并茂的图形报表。
1.2主站系统主要功能模块
(1)数据库管理系统
COM-2000数据库管理系统采用标准的商用数据管理系统。数据处理是整个系统的核心,它涉及到数据结构、数据存取、数据维护、数据共享等多方面的管理
数据库大致分四部分,即系统信息数据库(档案信息库)、原始数据库、二次统计数据库和公式统计库。系统数据库存放了有关系统的配置、参数等信息,原始数据库主要数据来源于各采集终端的电表数据,二次统计数据库主要存放来源于原始数据库,经过计算、统计的数据。公式统计数据库来源于二次统计数据库,存放了公式的计算结果。
(2)WEB服务管理系统
WEB服务管理系统响应来自Internet/Intranet的WEB服务请求,提供客户端请求的数据库数据和WEB页面格式。
(3)前置通讯及数据处理管理系统
此系统完成电能量自动采集系统对采集终端数据的采集和处理,数据采集采用大容量高速数据传输部件,保证准确性。全部操作均为在线完成,随输随用,响应性好。具体功能为:对所接收的报文完成规约转换、系数处理和合理性检查,将处理结果交给数据库。可即时查看通讯状况及具体通讯报文。
(4)数据统计及公式管理系统
该系统完成统计计算公式的设定和定时统计任务,如班次电量、日电量、月电量、年电量及电能量总加、平衡、线损、变损等数据的定时统计任务。
(5)报表图形设置显示打印系统
用户可根据实际需要设置报表和图形显示的格式,完成班次电量、日电量、月电量、年电量等报表数据的定时打印,并可根据用户要求对任意电表、任意采集终端或全厂的历史数据的显示及打印。
(6)终端、电表参数设置下装及召唤系统
该系统完成从主站对采集终端中各电表的基值、转比、时段方案、PT、CT等参数的在线设置和下装,并在线查看终端、电表状态和参数。
(7)内部网络通讯管理系统
该系统是整个系统中各个子系统之间的纽带,其功能为:在操作系统所提供的网络支持的基础上实现面向应用的高层网络通讯;根据应用所定义的数据流动模式确定数据流向,提高应用的通信效率。该系统采用完全的Client/Server模式,基于TCP/TP协议,保证了整个平台在不同网络通信协议之间的可移植性。
(8)告警管理系统
该系统根据用户的要求和数据处理的结果,以及设备状态的变化,对系统中发生的特定变化进行提示和告警。如电量值越界、设备异常等,可进行弹出提示框、语音等多种方式告警,对告警信息,可进行打印和保存,可分时段查询和检索。
(9)远程诊断管理系统
该系统用以完成对用户已投运的系统的诊断和维护。系统可通过拨号MODEM和用户系统连接,对其运行情况进行分析诊断;可远程更新系统程序,排除系统故障;并可远程系统更新消息,提高系统使用水平。
(10)安全机制管理系统
该系统完成安全性校核,防止非法操作。对使用用户进行分级管理,根据用户的类别赋予不同的操作权限;在进行关键操作时,对使用者身份的操作权限进行合法性检查;记录关键操作过程,提高系统管理水平。1.3电能量采集装置
采用MPE-III电能量远方数据终端,装置采用交、直流双电源,同时对全厂的脉冲和数字电表进行采集。每时段的电能量均带时标,并保留1个月;采用Polling方式实现远程通信;具备接受当地或远方参数下装、自诊断、远方诊断、自恢复等功能;中文液晶显示;设置、查看、核对具有密码保护;具有输入、输出电压、电流保护、防雷保护、直流反极性输入保护。
1.4通信方式
主站系统与远方电能量采集终端之间的通信方式采用网络方式通讯,由于距离较小,各采集终端直接连接在主站系统网络交换机上。电能量采集终端与电能表之间直接通过RS-485口进行数据传输,对脉冲电表增加脉冲采集板。
2、火电厂电能量自动采集系统建设中的几个问题
2.1主站系统建设
(1)电能量自动采集系统有别于SCADA/EMS系统。当电力工业转向市场化运营后,电网的生产和经营工作将更加细化,电能量自动采集系统必将成为一个独立的系统。
(2)电能量自动采集系统的建设,必须符合相应的国家计量管理标准和技术规范。
(3)数据库的设计。在选用数据库时,一方面要考虑性能和功能;另一方面,还要考虑和现有调度自动化系统数据库的继承,以及开放平台和数据接口等问题。电能量自动采集系统数据库内容的设计,要涉及到今后兼容的问题。我国的电能量自动采集系统从无到有,市场规则一定会不断的修改和完善,应尽量减少和避免数据库结构和内容的变动。完善的数据库系统是研究和设计电能量自动采集系统的一项重要工作。
(4)系统的安全性。电能量自动采集系统实现的功能涉及到企业的切身利益,系统应当具备很强的抗干扰能力,系统运行必须稳定可靠。
(5)数据的完整性。由于电能消耗是前后连贯的,因此电能计量的是一系列随时间递增的电能量累加值,要求在计量、采集、传输、存储和处理的整个过程中,保证在任何环节出现故障时,都不允许丢失数据。特别是在进行分班次电能量统计和结算时,数据的完整性成为电能量自动采集系统的基础。系统数据处理应采用分层处理方式存储数据,确保电能量数据的安全性和完整性。
(6)数据的修改。系统必须保证采集的电能量原始数据完整准确。存入的原始电能量数据只能查看,不能修改;各电能量备份数据有权限才能修改,并保存修改记录档案。
(7)数据的可恢复性。对意外情况引起的系统故障,系统应具有恢复数据的能力,保证电能量数据的安全和完整。
(8)数据的及时性。电能量数据应以5min(或1min)为单位进行带时标采集、传送和存储,便于电能量的统计、分班次考核。
(9)系统的时间性,整个电力系统一直处于电能的发、变、输、配、用的动态平衡状态中,电力交易的产、售、购是同时进行的,电能量自动采集系统应以标准时钟(GPS)为基准,以保证各个计量点基于相同的时间基准完成对电能量的计量及电能量数据带时标的存储。主站系统连接GPS时钟,系统对采集终端对时,采集终端对电表对时(要求电表支持)。
(10)系统的容错性。电能量自动采集系统的软件和硬件设备应具有良好的容错能力。当各软件、硬件功能发生一般故障,以及运行人员或维护工程师在操作中发生一般性错误时,均不引起系统的主要功能丧失或影响系统的正常运行。
(11)系统的灵活性。目前我国的电力市场有其特殊性,电能量自动采集系统的应用功能应当具有很大的灵活性,能够适应政策和市场的变化,并符合不同用户的要求。
(12)系统的扩展性。系统设计必须采用标准化、模块化结构,功能扩展部分的安装要简单、方便,对系统不造成有害影响。
(13)系统的开放性。电能量自动采集系统在保证安全的情况下,要求系统的开放性强,保证电力市场运营的公平、公正、公开的原则,提高电力企业的信誉。
(14)系统的可维护性。电能量自动采集系统的软件和硬件设备应便于运行维护。系统应具有在线维护处理功能,电能量自动采集系统的维护处理必须在不中断和不干扰系统正常工作的情况下进行,确保系统安全。
(15)系统的接口。电能量自动采集主站系统要为SCADA、EMS以及MIS等系统提供标准接口,实现数据共享。
(16)系统的权限管理,系统的安全性、可靠性和数据的准确性,直接关系到企业的经济利益,电能量自动采集系统必须具有严格的权限管理功能。
2.2电能量采集终端
(1)采集终端要求有很高的稳定性和可靠性,主要部件应有备份。
(2)采集终端与电能表之间的通信宜采用RS-485数据通信。
2.3电能表
(1)电能表是电能量自动采集系统的基础,数量非常大。电能表要求运行稳定可靠、精度高、使用寿命长、通信可靠、易于安装维护等。
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2、远程抄表技术。远程抄表技术是以远程通讯技术及计算机网络技术发展为基础,是一种便捷的现代化电力计量技术,可靠性高并得到广泛应用;
3、智能抄表技术。智能抄表技术并不是新技术,但它与传统电表收集的数据相比具有更高的完善性及多样性,且控制耗电量效果相对明显。现阶段,我国大部分地区电力资源不足成为了制约我国经济发展的主要因素,因此电力计量技术的发展成为了我国发展中较为重要的一项任务。当今,我国经济发展与人口剧增都导致了资源的使用量增加以及能源大量消耗。电力计量技术存在的诸多问题也导致不能有效节约资源,做到节能环保,低耗安全。电力资源利用与生产已经不再仅仅是技术问题,它已经逐渐成为了我国发展经济指标中的重要项目。经研究表明,近年来我国电力事业的发展不尽人意,城市人均耗电量及单位建筑面积耗电量是发达国家的两倍左右,严重超出了资源能够承受的范围,尤其是电力超额,导致社会供求不平衡,影响社会发展。若想有效控制超额用电,就要完善电力计量技术应用,广泛推广智能电能表对社会向前发展有重要现实意义。
二、电力计量技术实现节能降耗的前提
电力计量技术实现节能降耗需要以下两个条件,即先进的电力计量设备和规范化程序化的考核制度。先进的设备与技术能够进一步提高监测结果的准确性,但在我国的电子计量技术设备的发展中,处于相对优势地位的只有智能表,但它仍然需要不断完善与改进。在发展技术的同时,我们也要使电力考核程序化,不断健全完善考核方式,加大考核力度。例如对一些采用大型机电设备的用电单位,实施系统测量并定期对电力进行平衡检测,对电量使用进行限额且采用避峰就谷的方法来控制用电,保证科学合理用电,减少资源浪费,避免资源紧缺。对用电量大的单位要不定期检测一次,进行定期考核,保证电量合理使用。除此之外,还可以制定限电考核,采取超量收费的办法控制用电。在考核制度不断完善下,采用远程电力计量系统,既能够有效准确的收集电量使用信息数据,又能够实现节约环保,低耗安全,对社会发展起到了促进作用。
三、智能表在电力计量技术中发挥节能降耗作用
智能表作为我国当前较为科学合理的一种计量手法,被广泛接受。下面我们分析智能表的主要功能及优势,了解智能表在电力计量技术中应用的意义。
(一)智能表电力计量技术主要功能简述
智能表电力计量技术主要功能有如下几点:
1、多时间段与多费率可供选择。智能表可以根据设定的费率及时间段自主进行更换,节省能源同时也能够使用电费用更加精准,优越性与便捷性显而易见;
2、功能更加丰富。智能表比传统电能表多了有功组合电量的功能,能够进行自定义组合,从而达到节能降耗目的;
3、实时监测。智能表在电力计量中能够对各项功能进行监测且精确度非常高,还能够对异常情况进行记录与反馈,为供电单位提供准确数据;
4、端口输出功能得到强化。端口功能强化能够使日常用电更加安全与便捷,避免不必要的浪费。
(二)智能表电力计量优势
智能表在电量计量中拥有明显优势,其优势共有如下四点:
1、节能高效。智能表可以对电器用电量自行分配并能够有效控制用电时间,还能够建立安全防御系统,它可以在用电过程中出现漏电等情况时进行报警。除此之外,智能表除了反馈供电信息还能够对线路中损耗问题及时反应,方便人们及时处理。智能表能够分辨出损耗大的设备提醒人们及时更换或维修,从而达到节能降耗的效果;
2、防窃电。众所周知,窃电现象一直受到人们广泛关注,尽管在过去采取很多措施,但仍然避免不了窃电现象的发生。智能表能够有效分析电路异常用电并找出窃电根源,防止电能肆意挥霍从而避免造成巨大浪费;
3、缩短停电时间。传统电力系统无法自动反馈信息,智能表在第一时间将断电事故反馈给供电部门从而能够在最短的时间内将故障维修好,使人们生活质量得到保障;
4、及时检测供电动态性。智能表能够实时监测用电情况,能够保证供电系统安全可靠,及时反馈信息的同时,对人们购电时的决定也起着关键性作用。
(三)智能表使用在电力计量中的意义
智能表作为具有较高完善性与多样性的一种电力计量方法,在日常生活中的应用可谓是必不可少。相比于传统电力计量技术,智能表拥有先进的技术且能够很好的控制耗电量,并能够通过纷繁复杂的设计用以提高所收集的数据的可靠性与准确性,对其进行备份处理以备不时之需。智能表与计算机智能信息化采集完美结合,促进电力能源的节约,且智能表能够采用阶梯式电价,有效控制了整体用电量,避免出现用电高峰期,从一定程度上来说控制了用电节奏,降低消耗。智能表明显提高了电力计量技术的管理与智能水平,从根本上实现了节能低耗,真正做到了“低投入高收获”,节约了资源,保护了环境,并且完善了人们日常生活中的用电质量,提高人们生活水平。总而言之,智能表在电力计量技术及电力系统中的应用,对节能降耗起到了非常重要的作用。
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在农田水利灌溉中,往往采用固定机井或固定水泵对不同用户分时供水的方式,在供水过程中不可避免的会出现用电计量和收费问题。通常所采用的方法是计录电能表的读数,过后再根据水泵使用的时间分摊电费,这种方法计量误差大,不能真实的反应实际的用电量情况,给用水管理带来很多不必要的麻烦和纠纷。这里介绍一种在传统电控计量箱的基础上,增加用电量的数据采集装置,采用IC卡技术,实现一户一卡、预付电费、持卡消费的用电管理方法。每个用户都有一个IC卡,用水前先到用电管理部门或用电委托管理部门在卡上预付电费,然后,在电控计量箱上插卡用电,电能表计量用电情况,并将消耗的电量从IC卡上扣除,当卡上的预付电费扣除完,控制单元控制接触器动作切断电源停止供电。当用户用电完毕时,可将IC卡从电控计量箱卡槽内取出,控制单元也控制接触器动作切断电源停止供电。采用这种方法解决了用电过程中的各种不合理现象,避免了纠纷的发生,同时也提高了用电的信息化管理水平。下面介绍装置的具体结构和工作原理。
2系统的总体结构和设计思路
传统的电控计量箱由电能表、刀闸开关、保险丝和接线端子等组成,根据计量箱内的机械式电能表的读数来收取电费。针对上面提到的传统电控计量箱的所存在的问题,增加了以下单元组成IC卡智能电控计量箱:
电能表转盘的脉冲采样和脉冲远传装置;
单片机组成中央控制单元,负责用电量的采样、IC卡的管理和输出控制;
IC卡的读写装置;
控制用电量的执行机构。
IC卡智能电控计量箱采用具有脉冲远传功能的机械式三相电能表作为用电计量的控制依据,采用AT89C2052单片机组成的电控计量箱的中央控制单元,IC卡采用CPU智能卡作为信息载体,通过中央处理单元采样电能表的走字情况,并从IC卡上扣除消耗的电量,根据读取IC卡上存储的预付费电量情况,控制中间继电器和交流接触器等实现用电量的IC卡预付费控制。图1是系统的总体框图。
380V交流电的A、B、C三相分别接入电能表输入端,三相电能表输出端通过接触器C的三对常开触点输出三相交流电能。交流接触器C的吸合线圈受中央控制单元中的5V直流继电器和中间继电器控制,当不插卡时,交流接触器释放断开输出回路。当插卡时,中央控制单元首先读入IC卡上预付电费情况,控制交流接触器吸合接通三相交流回路。电能表计量电能消耗,并将计量的用电量以脉冲的形式输入中央控制单元,中央控制单元将脉冲信号转换成电能读数,以0.01kWh为一个计量单位,对IC卡的预购电量进行扣除,直到预购电量用完,接触器C释放切断输出电源。在使用过程中取出IC卡,接触器C也会释放触点切断输出。
3中央控制单元的原理框图及硬件结构
中央控制单元由AT89C2051单片机、脉冲采样单元、IC卡读写单元、LED数码显示单元、EEPROM存储器单元、交流接触器控制单元等部分组成,图2是中央控制单元的系统框图。
3.1用电量的数据采样及脉冲远传方式
电能计量使用传统的转盘式三相电能表,电能的计量来自于转盘的旋转圈数,在电能表转盘的相应位置开一小孔,采用光电耦合式传感器检测转盘转动过程中透光和遮光次数,转盘每旋转一圈,完成一次遮光和透光,光电接收端就会输出一个脉冲,并输入到中央控制器进行处理。记录脉冲的个数就会间接检测出铝盘转过的圈数,从而根据圈数与用电量的关系计算出用电量。图3是脉冲检测的电路原理图。
3.2中央控制单元的硬件设计
中央控制单元由89C2052单片机、CPU卡读写装置、电能表脉冲计量单元、接触器控制部分、AT24C02EEPROM、数码显示单元及电源等部分组成。具体电路图见图4。
智能卡电控计量箱采用插卡供电,取卡停电的工作方式,插卡后系统显示CPU卡上预购的电量,在用电过程中,不断从CPU卡上扣除消耗的电量,显示卡上剩余电量。在电控计量箱工作过程中,单片机与CPU卡通过串行接口随时交换信息。
AT24C02EEPROM用于存放用户的密码信息、用户的用电信息以及脉冲当量与用电量的换算关系等。四位LED数码显示用于时实显示CPU卡上剩余电量数、错卡信息、故障信息等,使用户能够掌握电控计量箱的工作状况和卡上的剩余电量情况。
供电控制采用三级继电器控制,即单片机P1.7通过三极管T3控制直流继电器J的吸合与释放,直流继电器J的常开触点控制中间继电器Z的吸合线圈,中间继电器Z的常开触点控制交流接触器C的吸合线圈,接触器C的常开触点控制计量箱三相交流电源的输出。
4系统的软件设计
图5为系统软件总体框图,而系统应用软件包括:
初始化程序:RAM单元的清零和参数预置、单片机的异步串行通信工作方式设置、中断设置、定时器设置、CPU卡的上电复位和下电复位、系统的自检等;
显示及监控程序:初始化完成后,单片机检测卡座是否有卡,等待插卡操作,同时显示系统的工作状态;
CPU卡读写操作程序;
用电量采集程序:检测电能表输出的反映实际用电量的脉冲,并将脉冲换算成电量,当电量达到0.01kWh时,从卡中扣除所使用的电量;
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1 目前检修形势下的机组能力状况
从当前水电厂的运行状态来看,我国的水电厂水轮机的检修及维护水平并不高,与发达国家相比所存差距较为显著,因此这就需要综合水电厂的实际情况,调整检修重点及方式,运用科学有效的测试技术及检修方式提高机组能力,在此过程中,还应当对工作人员及能源、材料进行科学控制,最大化的避免浪费现象的发生。
除此之外,还需要根据运行需求,对设备及机械运行的安全性及稳定性进行标准衡量,在提升性能的同时确保其运行基础更加全面,只有这样才能从根本上提高检修工作的精准性及高效性,缩短检修工期,提高检修质量。但是当前我国的水电厂检修工作中却依然存在一定问题,不仅管理及检测系统不够健全、针对性不强,故障的检测更是难以保证时效性及准确性,呈现出了诊断方式落后且缺少科学指导的现实情况,而设备运行参数及故障信息的判断中同样缺少科学性衡量标准,与此同时,由于水轮机检修工作存在繁复性特点,这就在一定程度上增加了推广难度,并且收效甚微。
水轮机之所以能够稳定及持续运行,主要依靠的就是水电机组的能量及空蚀性指标,这就不难发现,水轮机的整体功能需要依托于基础才能实现动能的发挥,因此在对水轮机过流通道进行优化调整时,应当借助当前的科学技术力量,促进施工结构的完整性,提高施工技术水平,并且还需要对安装及检修流程中的各个细节进行质量控制及监督。除此之外,由于机械设备的运行效率正处于不断上升阶段,这就进一步说明能源消耗得到有效控制,而发电成本也受其影响有所下降,这对水电站的运行状况及经济收益来说大有裨益。
由于水轮机的内部零件数量较多,这就使得其运行结构及条件更为复杂,而运行过程中难免会产生空化及磨损问题,因此这就需要工作人员对水轮机的运行状态进行全面且细致的检查及监测,在精准掌握其运行状态的基础上,提高工作时效性,所以定期对机械设备进行检查及维修是尤为重要的,如果不将此类问题重视起来,就会对机组的正常运行造成不利影响,从而降低工作效率及经济效益。
2 水轮机能量指标的现场实测
为了科学判断水轮机能量指标,并对其能量健康状况进行精准掌控,现场测定工作是必不可少的,本文为了更加清楚的阐述相关论点,选择了具有代表性质的电厂进行分析,该电厂在电网中占有重要的主导地位,设备容量达到1225MW,并且该电厂在日常运行中处于时时调整及优化业务结构的阶段。通过对该电厂的设备进行研究可以发现,在最近的十年间,该电厂已经完成了对6台大型设备的增容工作,其容量增加总量相当于一个中小型的发电厂,增容效率相当乐观。
在结束机组的改造工作后,电厂领导在结合电厂运行环境及设备需求的基础上,对改进工作进行了分析,并提出了相关优化措施,长此以往,机组指标的测定工作就形成了流程化工作特点,这不仅能够提高测定工作的规范性,更能为及后续机组的优化提供参考数据及信息。而水轮机的内设部件在产生故障后,能量指标就会受到直接影响持续下降,所以这就需要对设备的受损位置及程度进行准确掌握,采取积极有效的措施将问题改善及解决。另外,水轮机中的传感器及漏损都是其提高其运行效率的关键点及重要指标,因此这就需要工作人员对其参数变化及破损程度进行实时观察及监测,要打好提前量,做好充足的应急准备,对可能存在的问题进行预测,只有防患于未然,才能提高检修效率,使水轮机的运行始终保持在最佳状态中,使检修效果能够达到预期标准。
该厂第1台实施改造增容的机组,容量由225MW增至255MW,至本次扩修前,已累计运行8年多,期间共进行过1次扩修和2次大修。通过扩修,水头为95m时,水轮机效率平均提高3%。在相同条件下,扩修后出力比扩修前提高约5MW。最后一台机组改造增容全部引进国外先进设备和技术,容量由260MW增至320MW。通过扩修,水头为100m时,水轮机效率平均提高1.5%。在相同条件下,扩修后出力比扩修前提高约8MW。另外,通过对增容的机组进行测试可以发现,实测的特性变化趋势完全一致,但扩修前的效率已远低于设计值或验收值。通过检修,水轮机能量指标得到了一定程度的恢复,但与设计值或验收值还有一定差距,所以,从水轮机的能量指标上可以直接看出检修前机组能量指标的下降程度以及间接地观察到机组检修的质量情况。
3 加检修管理,提高检修质量
在推进检修工作时,离不开强而有效的科学管理,而检修质量又能够直接影响水电厂运行效率、水电厂作用发挥及存在优势,因此强化检修管理也就显得至关重要。在设备的检修过程中,机组的实际参数及结构特点等相关因素,都能够作用于设计指标及设计参数中,所以这一问题应当引起工作人员的高度重视,并将机组中的各类因素及参数纳入重要考量范畴中,而检修人员的工作原则需要有理可依,有据可循,并严格按照相关检修标准规范自身行为,只有这样才能确保检修工作的高效完成,提高机组的完整性及稳定性,促进功能优势的充分发挥。
检修管理工作应当对其目标进行精准定位,从而确保专项问题专攻解决,有针对性的提高管理质量。例如:会对效率指标造成直接影响的原因大部分来自于水轮机转轮叶片形线的变化、过流通道的磨损及止漏环间隙增大,因此从能量指标入手,在检修工作中应当将这几方面的因素进行重点衡量,在加强对这几方面的质量控制的同时,需要对设计标准做出还原性处理。
而检修的工作人员应当将工作理念进行先进性转变,提高检修觉悟及方向性定位的新认识,将工作责任落到个人身上,实行分级管理及监管,促使检修质量与预期标准能够高度相符。同时,检修工作不仅是处理故障,完善设备运行结构,优化运行环境,更重要的是检修人员应当始终将问题贯穿于工作流程中,探究问题根源,从根本上将问题解决,从而有效提高机组的利用效率,降低机组检修频率,进一步提高发电厂的经济效益。
综上所述,水电厂的水轮机检修及能量状态判定是提高电厂运行效率,促进电厂安全稳定运行的前提条件,与安全生产同等重要,因此应当将能量指标的监测工作重视起来,并将其作为一项长期的制度去执行,这是因为能量指标是衡量机组维修的关键性指标及参考依据,因此对水轮机检修方式及能量问题进行研究是极其必要的,并且在水轮发电机组的大修前后,需要对现场性能进行对比测试,而该测试工作也的应当被划分在规范化、科学化的工作项目中。
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1 电能计量管理的意义
电能是电力市场营销的主要对象,也是供电企业生产和经营管理过程之中最为重要的环节之一,其计量的准确与否不仅直接影响着电力企业的发展和电力企业的形象,也影响着整个贸易结算的公正性和准确性,更与用电客户的利益息息相关,从这一方面而言,电能计量管理工程是一项涉及国民经济发展的计量活动。电能计量工作与其他的计量工作有着一些不同,它既是一种基础的计量工作,更是关乎电力企业生产和经营的组成部分,关于电能计量的工作,应该涵盖在整个计量装置的投运前、运行过程以及运行档案的管理过程,做好电能计量工作可以促进供电企业改善经营和管理,提高经营过程中的经济效益。
2 电能计量装置的分类
电能计量管理的对象包括计量点的管理、在线计量装置的管理、计量标准的管理、计量法制的管理以及计量信息的管理六个方面,其中,在线计量装置的管理是为重要的部分。常用的电能计量装置包括各种类型的电能表、计量用电压、电流互感器、电流互感器的二次回路以及用电电能计量柜等等。根据运行过程中电能消耗量以及计量对象的重要程度,电能计量装置包括以下几种:
2.1 I类电能计量装置
I类电能计量装置即变压器容量大于10MVA及以上或者月平均用电量5GWh以上的计费客户,200MW及以上发电机、电网经营企业、发电企业上网电量的省级电网经营企业及其供电关口计量的电能计量装置。
2.2 II类电能计量装置
II类电能计量装置就是变压器容量是2000kVA以上或者月平均用电量为1GWh以上的高压计费客户,以及100MW以上供电企业、发电机之间电量交换点电能计量装置。
2.3 III类电能计量装置
III类电能计量装置就是变压器容量是315VA以上或者月平均用电量为100MWh以上的高压计费客户、100MW以上发电企业厂用电量、发电机、供电企业内部用在承包考核工作中的计量点。
2.4 IV类电能计量装置
III类电能计量装置就是变压器容量小于315kVA以下的计费客户,供、发电企业内考核使用的电能计量装置。
2.5 V类电能计量装置
V类电能计量装置就是未单相供电电力客户提供计费功能的电能计量装置。
对于不同类型的电能计量装置,其具体的考核标准液不同,准确度的等级也会有所不同,专用电压、电压互感器二次电压降、电流互感器、周期检定、订货验收的要求、现场检验的要求也会有所不同。总之,电能计量管理是一种符合现代化企业管理需求的计费系统,其使用的目的是保证电量计算的安全性和可靠性,为电网经济技术提供相关的保证。
3 加强电能计量管理的措施
3.1 加大互感器和电能表的到期轮换力度
在电能计量系统之中,互感器和电能表都有其使用的寿命和运行周期,如果互感器和电能表处于超周期的运行过程中,那么两者就会出现误差,随着时间的推移,互感器和电能表之间的误差也会越来越大,根据调查研究表明,在超周期的运行下,大多数互感器与电能表之间会呈现出负误差的状态,这就在很大程度上影响着电能计量的准确性以及供电企业的利益。
3.2 加强电能表现的检验工作
对于电能表现的检验可以在现场负荷下测试电能变中存在的误差,可以真实有效的反映出电能表的性能,此外,还可以通过对计量接线的反映,及时的发展计量过程中存在的故障。由于大用户每个月的用电量较大,负荷也比较大,一旦计量出现损失,那么就会给供电企业带来较大的经济损失,因此,必须加强对用户由于是对大用户的电能表现的检验工作,及时发现计量过程中的故障,避免不必要损失的出现。
3.3 推广智能电表的使用
智能电表是由测量单元、通信单元、数据处理单元组成,是即数据处理、电能计量、自动控制、实施监测、信息处理等功能的自动计量系统,智能电表是电力企业未来的应用趋势,就现阶段而言,智能电表已经在我国的大中城市中得到了普遍的应用,将智能电表应用在电能计量管理装置之中,可以对用户的实时电压进行检测,了解电力和负荷情况的变化,如果发现存在异常检查人员可以在第一时间发现,这就可以避免偷电、窃电情况的发生,避免电力企业出现不必要的损失。
3.4 推广用电管理终端的使用
将用电管理终端系统与电力负荷的主站与电能表进行系统的配合和使用,可以实现自动化抄表,也可以对用户的负荷进行及时的监测和控制,遇到异常情况可以及时报警,这就在很大程度上加强了对电能变化的在线监控,对于电力企业计量工作的管理有着十分重要的意义。
3.5 计量管理信息系统的应用
计量管理信息系统即计量管理与计算机系统的结合和应用,计量管理信息系统的应用可以将电能的计量管理工作全面的带入了信息化的阶段,电能计量信息管理包括标准设备、档案资产、设备数据档案、技术资料以及运行电能计量装置档案等内容,计量管理系统可以将现有电能计量和抄表系统中分散、静态、无序的计量信息转化为综合、动态、有序的数据信息,从而实现电能计量管理的现代化。这可以有效的避免传统人工管理中的不足之处,减少管理的漏洞,提高用户的满意度,保证尖峰电价制度的顺利实施,保证电网可以安全有效的运行,减少从用户包装到投入运行过程中花费的时间,这样,就可以将电能表质量评价从传统的定性分析转化为现阶段下的定量分析,对于提高电力企业的管理水平有着十分重要的意义。此外,计量管理信息系统的应用也可以提高电力企业计量管理的实时性和准确性,对电能表现场校验的周期、轮换周期以及型号数据等进行实时动态的管理,也全面的实现了对电能表的实时监控,全面提高电能计量管理的质量和效率。
3.6 健全管理制度
要确保计量装置可以安全合理的运行,必须要建立一套完善的管理制度,管理制度的制定要有针对性,针对一般照明和普通的小动力客户与重要和大负荷客户的管理制度要存在差异性,此外,要实行责任到人的管理制度,每个片区负责人要对区域内的电量计量效果进行检查,及时的掌握电能的使用情况,保证电量计量系统的适应效果。
4 结语
随着电力企业体制以及经营制度的改革,电力企业的市场营销工作也逐渐的受到了社会的关注,为了应对新的挑战,进行全面的电能计量管理成为现阶段下发展的必然趋势,在电能计量管理工作中,要重视计量信息交换以及相关技术的发展,对工作进行规划,加强技术的监督,从新的视角来探索电能计量管理工作的问题,从整体上提高电力企业电能计量管理的水平。
参考文献:
【1】吴健生:关于加强电能计量管理的思考[期刊论文],中国电力教育,2010,12(20)
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在电力企业不断发展的大环境下,为了保障电力企业能够公平地为每一个用户体用优质的电能,华中电网于1996年建成了电能计量系统,电能计量系统的建立实现了电量计算、交易和管理的智能化,改变了传统的人为管理的收费方式,大幅节约了电力企业的人力、财力和物力,目前,各种电能计量系统在我国的各个电力企业都已经得到了广泛的应用。电能计量系统主要由电能表、主站、电能计算终端以及通信系统构成。按照功能来分,电能计量系统可以分为居民用电抄收计费系统与关口电能计量系统。电能计量终端对数据采集及传输的准确性和完整性直接影响着电能计量系统的实用性以及可靠性,数据采集及传输的任何一个环节出现故障,都会对整个电能计费系统产生不良的影响。在目前情况下,我国电力部门对数据采集及传输的维护一般都采取人为检查的制度,且对数据采集及传输的检查一般是在主站数据发生故障以后才来进行,这种人为检查就存在一定的滞后性,在一定程度上影响着电量计费系统的正常使用。为了及时反应计费设备的运行状态,对故障率高的地方进行实时地监测,就一定要加强对电能计费终端的远程实时监测。
1 电能计量系统中存在的问题
1.1 传输技术不成熟
目前,我国的电能计量系统的传输系统还不够成熟,当遇到一些恶劣的传输条件时,电能计量系统很容易受到外界条件的干扰,产生剧烈的负载变化,甚至出现信号中断的情况。
1.2 电力企业对电能计量系统的认识不足
电能计量系统发展时间不长,很多电力企业对其重视度不足,缺乏完善的维护工作,很多企业只有在系统运行出现问题后才采取后续的补救措施,实际上,电能计量系统不仅是用户电费的计量依据,也是电力市场化的重要体现,其安全运行关系着电力企业的发展,因此,各个电力企业一定要加强对电能计量系统的认识。
1.3 电能计量终端价格偏高
由于我国电能计量终端的研发和生产水平相对落后,各个电力企业一般使用进口的电能计量终端,这种进口设备的价格比国产设备高出很多,增加了电力企业的经营负担,因此,在未来应该大力发展国产电能计量系统。
2 实现电能计量终端的远程实时监视方法
2.1 电能计量终端的监视内容
在电能计量系统中,电能计费终端起着极为重要的作用,它既可以实现与电能表的通信,采集处理电能数据,也可以实现与主站的通信,但是,电能计量终端也很容易受到外界因素的影响而发生故障,其容易发生故障的环节主要包括计量终端的电源供电环节、电池工作环节以及电能计量终端与电能表的通信环节,其中,电源与电池属于硬件维护,维护内容较为简便,而电能计量终端与电能表的通信主要采用光纤通信,许多的外界因素都会导致电表故障、电缆故障以及光电转换故障,这种故障虽然不会造成系统总电量的损失,但是会导致电能表数据储存功能失效,无法获得有效的数据信息。电能计量终端的维护属于软件维护环节,维护内容多且维护难度大,因此,电力企业应当将监视的重点放在电能计量终端上。
2.2 电能计量终端远程实时监视实现方式
2.2.1 修改电能计量终端的配置
为了实现计量终端的远程实时监视,首先要修改电能计量终端的配置,增加电能计量终端输出端口,使输出端口的接点可以与电池警告、综合警告以及通信警告端口相结合,如果有故障发生,那么故障就会体现到结合好的端口上,使接应点的接点状态发生相应的变化,工作人员就可以根据接点状态的变化判定好故障的发生部位,并在第一时间采取补救措施,保证电能计费终端可以完好运行。
2.2.2 在调度主站内增加监控画面
为了实现对电能计量系统的实时监控,电力企业可以在调度主站的画面中增加相关的监控画面,同时,增派电能计量终端的监控和维护人员,对监控画面实行二十四小时监控,及时的查看实时电能计量状态,此外,电力企业还可在单位内增加web服务器,从网络监控系统中及时提取出数据库的信息,生成监视画面,让电力企业的所有工作人员可以进行实时浏览,实现广泛的电能计量监控。
2.2.3 运用新技术,加强对电能计量终端的监控力度
目前,我国的电力对电能计量终端的监控技术普遍处于基础阶段,为了保证电能计量终端可以系统地运行,电力企业可以引进国外的先进技术,加强对系统的监测与调控,保证系统能够快速准确地采集上下网关口、大用户结算点一级考核计量点等电能数据,为电费的结算提供可靠的数据支持,并及时地向电力企业的管理人员提供一手的关于电能运行中的电压、电流、点能力、功率等可靠资料,帮助管理人员完善电力企业的经营管理制度,降低线路及设备在运行中的电量损耗,提高电力企业的经济效益。
参考文献:
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电能是现代社会生产和生活中不可缺少的重要能源。在电能计量中,由于谐波的存在,使电能计量装置的误差加大,导致电能计量数据不准确,从而影响到发、供、用电三方的利益以及交易的合理性。因此,研究谐波环境下科学合理的电能计量方法具有重要意义。目前,电力系统中研究谐波电能计量问题时常采用的是快速傅立叶变换法(FFT)[1][2]。快速傅里叶变换方法能够实现对整数次谐波的精确分析和检测;在对间谐波的分析和检测中,由于分析窗宽度固定,不能自适应调整,故频率分辨率较低,很难分辨出间谐波的频率[3][4][5]。
小波变换WT(Wavelet Transform)作为信号处理的一种方法,是上个世纪80年代后期发展起来的应用数学分支。它具有时―频局部化特性,在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨。但是,小波变换是对低频频带不断的进行二进划分,从而导致对高频信号频率分辨率较低。小波包变换是建立在小波变换的基础之上,对高频和低频频带都做二进划分,最后使整个频带都被划分为均匀的子频带,而信号包含的各个频率成分可以分解到相应的子频带内,从而实现了信号的频带分解,提高了信号分析和测量的准确度。基于小波包变换的方法不仅能检测整数次谐波,而且适合间谐波的检测[6][7]。
现有的应用小波包变换计量有功电能的方法是利用小波包重构系数计算电压和电流信号中各次谐波分量的幅值和相位,而后重构其时域波形,再分别将重构的电压和电流中同频率谐波信号相乘并在时间域上积分,从而求得各次谐波电能[8]。此方法在利用小波包重构系数重构时域波形时计算各次谐波分量的幅值和相位的过程较复杂。本文提出了一种新的基于小波包变换的有功电能计量方法。该方法不用重构各次谐波波形,直接利用小波包重构系数计算频带的平均功率,然后再与采样时间相乘计算其有功电能。
3.基于小波包变换的有功电能计量算法
小波包变换实现了信号的频带分解,分解的频带个数由分解尺度决定。但由于小波包分解过程中进行了信息压缩,分解尺度越大,信号压缩也越大,所剩的数据就越少,波形的台阶化也就越明显,这种台阶化在频谱域内又表现为高次谐波,造成算法误差和测量误差。因而,通过小波包分解系数的重构对电力系统中的各个频带内的谐波电能进行计算,可以部分消除上述误差[7][9]。
3.1 基于小波包变换的有功电能算法
值得注意的是,小波包分解变换后的输出信号不是按频率递增规律排列的,因此,要对小波包分解变换后的输出信号按频率递增的规律进行重新排序[10]。
3.2 算法流程图
4.基于小波包变换的有功电能计量算法仿真实验
有功电能的仿真结果如表2所示。真值为原始信号各次谐波的有功电能,测量值为经过基于小波包变换的有功电能计量方法测得的各次谐波的有功电能。结果表明,基于小波包变换的有功电能计量方法是以频带的方式处理频域信息,使信号包含的各个频率成分分解到相应的子频带内,再计量出各频带内相应谐波分量的有功电能,计量结果较准确,适合谐波的有功电能计量,尤其能解决间谐波的有功电能计量问题。
5.结论
针对基于快速傅里叶变换(FFT)的谐波电能计量方法对间谐波分析时频率分辨率差的缺点,本文研究并实现了一种基于小波包变换的有功电能计量方法。该方法通过小波包变换实现信号频带的均匀划分,使所关心的谐波频率落在相应的子频带中,而后对每个子频带直接利用小波包重构系数计算其平均功率,然后再与采样时间相乘计算相应频带的有功电能。仿真结果表明,该方法能准确的进行有功电能计量,尤其能解决间谐波的有功电能计量问题。和已有的基于小波包的有功电能计量方法相比,该方法没有先利用小波包重构系数重构时域波形,这样就避免了重构时域波形过程中提取幅值和相位信息时的困难,使整个电能计量过程较容易实现。
参考文献
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(二)断开电压联片或在电压线圈上串联分压电阻。断开电压线圈就是使电压线圈失压致使电表不转。常见方法是把电能表的电压联片松开,这种方法不必开表封,属较低级的窃电方法,新型普通电表已在电表内部短接联片。其二,开启电表外盖用一电阻串接在电压线圈上,所串接电阻用绝缘胶布或绝缘套管套住(具有隐蔽性),其原理是起到分压作用,把一部分电压分担到电阻两端,使电压线圈两端电压减小,达到少计电量的目的。此类方法亦称之为欠压法窃电。
(三)调节零火线窃电。这种窃电方法是事先将电能表进线端的火、零线调接,根据电能表的内部电路结构,接零线端的输入跟输出是用联片短接的,因此,窃电户可利用自设(或另接)的零线用电,导致电能表停转。这种窃电方法必须在室内装设倒闸控制开关,使经过电能表的零线和自设地线能自由控制。
(四)断零窃电。这种窃电方法事先必须将电能表进线端的零线断开并将其隐蔽。跟调节法窃电相似,都需要另接或自接地线,并在室内安装倒闸开关。在断开电表输入零线后,电流线圈仍可通过电流,而电压线圈会失去电压,这时,窃电户用电,电表是不会计量的。当窃电户想电表转动计量时,可从电表零线输出端反接零电位(即另接零线或自设地线),电压线圈获得电压,电表转动。其二,在反接零电位的导线上串接电阻,跟欠压法相似,起到少计电量作用,此类方法亦称之为断零法。
(五)移相窃电。窃电者根据电能表的计量原理。采用不正常接线,接入与电能表线圈不对应的电压、电流,或在线路中接入电感或电容,改变电能表线圈中电流电压间的正常相位关系,致使电能表转速变慢甚至反转。
(1)在三相二元件电能表中,A相元件的测量功率为:Pa=UabIacos(30+Φ)。若在A相与地之间接入电感性(空载电焊机之类)负载,此时,电能表将出现:①当三相负载电流较小时,负载电流Ifa与电感电流IL叠加后使总电流Ia与Uab的相角差大于90度,电能表反转;②当三相负载电流较大时,负载电流Ifa与电感电流IL叠加后使总电流Ia与Uab的相角差小于90度,电表转速变慢;③而当三相负载电流为零时,Ia与Uab的相角差等于120度电能表反转。(2)在三相二元件电能表中,C相元件的测量功率为Pc=UcbIccos(30-Φ)。如果在C相与地之间接入电容,则电流Ic超前电压Ucb。与A相接入电感负载的原理类似,电能表有可能出现转速变慢、停转、甚至反转。(3)因三相二元件电能表只有A相元件和C相元件,B相负载电流没有经过电能表的测量元件,若在B相与地之间接入单相负载,此时电能表对单相负载就完全失去了计量。
(六)利用电能表编程器窃电。其窃电特点为:既不改变电能表的时间,也不调整电能表的时段,更无须开启电能计量装置,而只是利用电能表编程器更改峰、平、谷用电量的占比,且保持总电量不变的方法吃电价差,从而达到少交电费的目的。
二、通过其他方式窃电及分析
(一)绕过计量装置窃电。绕过计量装置窃电主要体现在私接公线,这种窃电方法最大的特点是容易操作且较易破坏窃电现场,当窃电户得知有查电时,就及时将窃电电线用力扯开,让查电人员无从取证。
(二)改变电流的窃电。①把TA的P1端与P2端短接,使大部分电流不经过TA的一次绕组,从而绕过电能计量装置窃电;②断开TA二次侧、短接TA二次侧或使TA分流,使电流幅值从大变小或为零;③改变TA变比,将大电流比的TA铭牌换成小电流比的TA铭牌;④TA变比过大,利用TA的误差特性窃电;⑤将TA二次极性接反,使电能表反转窃电,或在电能表电流线圈中通入反向电流窃电。
(三)改变电压的窃电。①失压窃电,将TV的保险断开或在TV二次回路装一个开关,随时断开电压进行窃电;②欠压窃电,虚接电压线。③将TV二次相序接反,使电能表反转。
篇13
1 电气化铁路的影响以及负荷特点
(1)电气化铁路对电网波形的影响。在电气化铁路中注入高次谐波电流,会对电网波形产生一定的影响。电气化铁力对电网波形产生的影响,使得电网波形发生畸变的现象,而在电网电压电流的信号中,使信号也不再是周期正弦信号,没有具备一定的平稳性。在对其进行分析时,电气化铁路会对电力系统谐波产生一定的影响,通常出现污染的现象,由于多次谐波的组合。在组合的多次谐波中,主要是奇次谐波。
(2)电气化铁路符合的特点。在电力系统中,电气化铁路是其主要的不平衡负荷和谐波源负荷。在电气化铁路中,通常是采用单相电力牵引,作为电力机车。当出现不对称的电流时,会对电力系统中的对称运行条件造成一定的影响,使运行条件出现损坏的现象,导致电力系统的负序分量大幅度增加。其次电力机车主要是整流型负荷,它会产生多次的谐波,并且注入电网中。在交流侧方面,电力机车会产生全部的频次谐波,并包括基波。当产生负序分量和谐波时并注入电网,从而会对电力系统产生严重的影响。
在电气化铁路中,电气牵引网的特点主要包括:用电量大、通常分布在较广的铁道线,并覆盖在广泛的公用供电区等。电力机车有着较大的功率和速度,并且负载状况也会发生频繁的状况,电力机车不仅会产生大量的电力谐波,且具备着不断变化的特点,也会对公用电网产生波动的现象,从而对电力系统产生严重的影响。
总而言之,电气化铁路用电负荷的特点主要包括:较大的容量和负序电流、较高的谐波含量;并且三相和电压会出现严重的不平衡现象,并且电流波形畸变等。用电负荷在具备着这些特点后,通常会对公用电网运行产生严重的影响,对电网的安全性和可靠性都产生影响。电气化铁路用电负荷不仅会对电力系统的电能质量和安全运行都会产生严重的影响,也会对电气化铁路牵引站的可靠性供电产生影响。而在危害电气化铁路因素中,主要就是电力谐波。
2 电力谐波计量方案
目前在谐波电能计量方式中主要分为两种,其一是感应式电能表,其二是电子式电能表。首先是感应式电能表,在谐波电能计量方式中,由于感应式电能表在工作时,有着较小的工作频率范围。在工频范围是45Hz-65Hz之间,它的铁芯才会对基波功率和电能进行测量。当输入信号的频率在发生变化后,使电流、电压磁通也会发生变化,而且电压和电流的夹角也会发生变化,从而引起驱动、抑制和补偿等力矩发生变化,造成计量出现误差的现象。当输入信号的频率不断增高时,误差向负方向也会增大,而计量只能得到较少的电量。在感应式电能表工作频率范围小于高次谐波的频率,从而感应式电能表不能在谐波电流中使用。
在电子式电能表对谐波电流进行计量时,由于数字化技术的快速发展,在很大程度上推动了谐波电流计量技术的发展,主要包括谐波和基波有功电能计量芯片和谐波无功电能计量芯片。在谐波电流计量技术中已经实现了非正弦计量。电子式电能表频率需要较宽的范围,当计量原理出现差异性后,在计量谐波电流时也会出现差异性。在利用电子式电能表进行计量时,主要有三种方式。
首先是普通计量方法。采用普通的计量方法对谐波电流进行计算时,需要利用数字乘法器的原理进行计量。在无功计量时,需要利用基波移相90度的方法。在普通电子表计量方式中,谐波源用户通常产生的谐波功率,会与基波功率相反,然后在向电网馈送,在普通电子表计量方式中会产生有功功率,造成总有功率的减少,也降低了有功电能。
其次是基波计量方式。在基波计量方式中,总有功功率与基波有功功率相等,当将非线性负载的影响消除后,通常也没有将对电网有害的谐波进行计算。
最后就是各次谐波叠加的计量方式。各次谐波叠加计量方式中当基波的有功功率加上各次输出谐波有功功率后就等于总有功功率。不仅将供电网电压中所造成损耗的谐波排除后,也计算了对电网有害的谐波有功功率,具备着较高的科学性、合理性和准确性。
3 选择谐波电流计量方案
(1)普通全波电能表。普通全波电能表应用在较广的范围中,有着最长的运行时间。在普通全波电能表中的有功电能中,主要是进行输入的谐波电能计量,将输出的谐波电能排除,主要适合在电网关口、电厂关口和非谐波源用户等进行计量收费,他们的电磁环境负荷都较为纯净。
(2)基波电能表。基波电能表可以有效的防止非线性负载对电能计量产生的影响,并且基波电能表计量出来的结果,通常都是按照谐波源用户的谐波情况。在基波电能表计量方式中,将电能计量点上的负谐波电能进行排除,只是对用户消耗的有功电能进行计量,并没有计量有害的谐波电能,因此,应用基波电能表只能是在电气化铁路等方面,对用户进行计量和收费。
(3)谐波电能表。谐波电能表在计量数据时,会大于和等于普通全波表所计量的数据。当谐波越大时,计量数据就会出现越大的差值。谐波电能表与其他两种计量方式相比有着更好的科学性、准确性和合理性。使用谐波电能表可以将用给谐波源用户消耗的有功电能进行全面的记录,同时也可以准确的计量用户向电网传输的谐波电能。谐波电能表作为有效的科学依据,可以帮助电力公司向用户征收较多的电费,并且也可以向污染电网的用户征收惩罚性电费。采用谐波电能表可以能够有效的抑制谐波污染,使电能质量得到有效的提高,另外也可以作为净化用电环境的有效手段。但是采用谐波电能表,需要耗费大量的成本。
4 总结
在电气化铁路负荷计量方案中,要对电气化铁路用电负荷的特性进行全面的分析,从而制定有效的计量方案。在制定计量方案时,要对普通全波电能表、基波电能表和谐波电能表进行全面的分析,然后根据它们的特性,从而选择最佳的计量方案,以此保证电气化铁路的准确性。
参考文献:
[1]朱彬若.电气化铁路负荷特性分析和计量方案研究[J].第四届全国电磁计量大会文集,2007(05).