基于电子式传感器的新型高压电能计量装置研究

发表时间:2019/4/22   来源:《电力设备》2018年第31期   作者:李优仪 杨晓伟 刘珏 程春桃
[导读] 摘要:在概述传统电能计量装置及新型高压电能计量装置组成结构、工作原理的基础上,明确新型高压电能计量装置独具特征及应用优势,推动电能计量精准化、智能化发展。
        (武汉市东硕电气有限公司  湖北省鄂州市  430205)
        摘要:在概述传统电能计量装置及新型高压电能计量装置组成结构、工作原理的基础上,明确新型高压电能计量装置独具特征及应用优势,推动电能计量精准化、智能化发展。
        关键词:电子式传感器;新型高压电能计量装置;应用效果
        一、传统电能计量装置
        1、传统计量装置简介
        电力计量装置指的是能够用于测定记录用电量、发电量、供电量及线损电量的计量仪器,传统计量装置由于设计工艺、测定原理的差异,往往存在诸多问题,例如:整体计量误差不能统一界定;铁磁谐振易引发故障隐患;运行能耗较高,需要大量铜、铁、绝缘材料等资源;难以防止低压窃电行为;连接安装工序较多、工作量较大,易出现错误接线。
        2、传统计量装置组成
        传统电能计量装置由电压互感器、电流互感器和低压电能表三部分组成(图1),其中电压互感器(又称PT)是一个按照比例K制造的电压转换装置,主要利用电磁感应原理在铁芯上用铜线分别绕制一、二次绕组的电气设备;电流互感器与电压互感器作用机理相同,功能在于把高压大电流缩小K倍后变换为低压小电流,从而实现高压侧大电流的间接测量;低压电能表通过对电压互感器和电流互感器的二次值进行取样来计算某段时间的电能值。
       
        图1  传统高压电能装置示意图
        二、新型高压电能计量装置
        1、高压电能计量装置概述
        新型高压电能计量装置吸纳了传统计量装置优势,通过高压一次侧、二次侧相融合的方式实现高压电能计量系统的整体计量和资源节约。新型计量装置是针对10kV配电网户外电能计量需求进行设计改造的,融入了非传统互感器技术、超低功耗大规模集成电路技术,适用于多种运行环境。
        2、高压电能计量装置优势
        高压电能表针对传统计量装置诸多缺点进行创造性改进,具体优势如下:采用整体精度进行标定,计量精度高;电能计量、数据存储在高压侧完成,防窃电性能优越;铜材、铁材使用率低,大幅减少因铁磁谐振引发的故障问题;产品表体重量不足10kg,大大降低现场施工难度及停电作业时间;具备外接辅助电源端子,用户在停电状态也能完成抄表工作;采用无线传输完成低压通讯工作,大幅降低现场作业难度及接线错误率。
        3、电能计量装置工作原理
        新型高压电能计量装置的工作原理如图2所示,2支电压传感器分别跨接在AB和CB相间,通过电压传感器可以分别获得AB和CB的线电压信号uAB、uCB。将A相母线和C相母线穿过位于高压表体两侧的穿心CT,获得两相电流iA、iC。采样电压、电流信号送至位于A相和C相的计量电路,计量电路通过绝缘通讯方式完成数据通讯工作。总功率计算公式如下:
       
       
        图2 新型高压电能计量装置工作原理图
        4、高压电能计量装置产品
        随着科学技术的飞速发展,为了适应市场需求,经过10来年的研发实践,现针对配网不同的应用环境,成功开发出三种不同类型的高压电能计量产品,分别为柱上型高压电能表、环网柜型高压电能表及开关柜型高压电能表。
        三、新型高压电能计量装置应用
        1、新型高压电能计量装置应用现状分析
        高压电能表凭借其特有技术优势能够适用于多种电力市场:提供户外杆上、开关柜、环网柜等多种场合的应用,全面满足配网计量需求;计量功能及数据存储在高压端完成,有效规避偷窃电情况出现;适用于复杂安装环境,为线损监测、精细化管理提供更优选择;针对重要大用户增加一路计量手段,提高计量可靠性。将高压电能表传感器技术与柱上开关结合,组成小型化智能柱上开关;电能传感器取代原有PT、CT模块,与开关柜/环网柜结合起来,搭建小型化智能开关柜/环网柜;融合FTU、DTU技术,实现FTU、DTU小型化;直接通过线路电压取能,为周边智能设备提供稳定可靠的电源。
        2、新型与传统式电能计量装置应用对比
        为了更好的突出新型高压电能计量装置较传统式计量装置的优势特征,本文现就两类电能计量装置的现场试运行情况进行系统研究。通过获得数据分析可知,新型高压电能计量装置就传统式计量装置而言其局部放电监测效果更好,同时其电能计量准确度、精确度也要优于传统式计量装置,具备较好应用效果,同时更具市场前景。
        四、结语
        新型高压电能计量装置在传统计量装置技术理念的基础上进行了优化设计,以电容为核心器件的高压传感器和置于高压端的计量电路能够长时间稳定运行。不仅适用于多种市场环境,同时还更具稳定性、安全性、便捷性、可靠性。
        参考文献:
        [1] 李育才,刘洪涛.非传统高压电能表的优势与应用[J]. 吉林电力,2012,40(5): 42-44.
        [2] 赵云斌.传统式与数字式计量装置差异[J]. 贵州电力技术,2016(2): 42-44,48.
        作者简介:
        李优仪,性别:男,出生年月:1979年5月4日,籍贯:湖北省鄂州市,学历:大学本科,研究方向:高压计量电子式传感器,职称:工程师。
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