[實用新型]弱輸入型智能電表

有效

• 申請號: 201220529314.7
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN202870166U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 周建波;郭立煌;雍太利;陳靖公
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本實用新型涉及一種智能電表，屬于電力系統計量儀表技術領域。

背景技術

隨著技術的發展，數字化變電站采用了電子式互感器等非常規互感器，其輸出形式為遵循《IEC60044-7-1999互感器第7部分電子式電壓互感器》、《IEC60044-8-2002互感器第8部分電子式電流互感器》標準的模擬小信號；同時變電站智能化改造中未及替換的低壓傳統互感器，以及一些與低壓智能合并單元匹配的低壓電子式互感器，其輸出的弱信號也未完全遵循<<Q-GDW424-2010電子式電流互感器技術規范>>等相關標準；這些模擬小信號和弱輸出信號，相對于傳統依靠能量傳遞信息的電流電壓信號而言，具有低電壓低功率的特征，對于接收單元而言，都視為弱輸入信號。目前國內外均提出，如何直接就地安裝表計對弱輸入信號進行計量的問題；考慮到這類電能表與電子式互感器等非常規互感器相配合，用于智能化變電站等智能化場站，對弱輸入信號進行計量的電能表還應具備智能化特性，滿足智能變電站對智能設備的要求；同時作為一款計量產品也應符合國家計量法規體系的相關要求。

國內外未見對弱輸入信號進行計量處理的相關智能設備報道，在此分電能計量技術和智能化特性分別進行探討；

1）電能計量技術方案

目前典型的電能計量方案有如下幾種：

A）單片機（或可編程器件等主控單元）+AD（AD:模數轉換芯片）

前端經電壓隔離變壓器、電流隔離變壓器，分別把輸入電壓通道、電流通道信號變成電壓信號；或者用高精度電阻分壓來獲取電壓信號；通過經過濾波、阻抗匹配等處理以后，輸入到AD芯片，采樣獲得離散數據，發送給單片機或者可編程器件等主控單元,然后主控單元對數據進行處理，獲得信號有效值、計量線路的電能量等。

B）單片機（或可編程器件等主控單元）+專用計量芯片

前端輸入電流通道、電壓通道信號，被隔離變壓器或者電阻變換成電壓信號，經過濾波、疊加偏置電壓、阻抗匹配等處理以后，輸入到專門的計量芯片，其根據主控單元下達的相關設置值，對信號進行采樣計算,并輸出信號有效值、計量線路的電能量等到主控單元；同時主控單元還負責校正計量芯片的偏差；

C）數字采樣值輸入接口+CPU（或DSP）

這是最近出現的智能變電站中電能表所采用的一種計量方式，電能表通過數字采樣值輸入接口，接收被計量線路所屬、符合IEC61850.9-1/9-2/9-2LE等規范的采樣值數據幀，獲取一定采樣率的離散采樣值，然后通過CPU或DSP對采樣點進行計算，獲得計量線路電壓電流有效值、電能量值等需要的信息。

2）智能計量設備

目前應用比較多的智能計量設備是智能變電站電能表，其至少具有以下特征：

A）含有光纖以太網口，可接入IEC61850.9-1/9-2/9-2LE采樣值傳輸網絡；B）含有RJ45以太網口，可接入IEC61850.8-1所描述的MMS通訊網絡：

C）電能量值基于IEC61850標準的描述建模，具有良好的互操作性，滿足和電能主站、變電站后臺等其它IED交互。

現階段，國內外對弱輸入信號一般采用第一種方案進行采集，獲取輸入信號的相位有效值等；國內外未見對弱輸入信號進行計量處理的相關產品報道。

目前在國內智能變電站中，智能計量設備智能變電站電能表應用比較廣泛，但是也存在幾處不足：

1)基于網絡傳輸數據特性，存在數據丟點，報文傳輸延遲，網絡風暴，長期運行的可靠性等問題；但是目前數字化智能電表沒有統一的規范和檢定規程，現階段對數字化智能電表的檢定，一般在GB-T17215.211、GB-T17215.322基礎上進行，但要求并不明確，使得計量主管部門和用戶存在疑惑；

2)區別于傳統電能表，智能變電站電能表安裝施工維護較為復雜，需要現場配置對應信道的MAC地址，采樣通道號等環節，并在投運前確認；

3)智能變電站電能表的計量回路傳輸環節較為繁雜，至少經過3層傳輸：電子式互感器到合并單元，合并單元到光交換機（或光纖配線架等），光交換機到電能表，這導致整體計量回路可靠性降低。

現階段，對于傳統電能表其在智能變電站等智能化場站的應用也有局限性：

1)傳統電能表接入的大電壓大電流信號，依靠能量傳遞信息，不能與電子式互感器等非常規互感器相配合，需要智能變電站等智能化場站專門為其設計安裝傳統電磁式或電容式互感器；