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电能计量技术是当前电力企业应用于电量稽查工作中,用来预防非法窃电,加强电能计量数据的准确性,保证用户合理用电的重要计电手段,用电能计量技术的远程控制技术和电子智能计算技术对供电系统进行时时监测和数字化计算,营造市场上良好的供电秩序。
2.1电能计量智能化,提高工作效率
在以前,供电稽查工作大多都是采用人工实地操作的方法,需要专业的工作人员到现场通过记录电能表的电量数据,然后根据电量计算公式进行电费计算,这种做法比较传统,持续时间长,工作效率低;而且由于人工操作不精密,容易在数据的记录和计算上出现误差,导致出现电能计量数据的不准确和计算错误的现象,给用户和企业双方带来不便。现在的供电稽查工作涉及范围变得更加广泛,已经不仅仅是只检测设备这么简单,还增添了电力的远程控制功能,对电力的使用情况进行时时监控,减少人员的来回奔波,大大的提高了工作效率;通过技术上的改善,保障了电能计量数据的准确性,减小误差,提高了电能数据的准确性与稳定性,促进了电力企业科技化、信息化、智能化的发展进程。
2.2防窃电等违章用电行为
电力企业对于防窃电行为的措施研究由来已久,除了安装高性能电能表、合理布置电线、加固电能表防护措施、完善电力营销系统外,电能计量技术也能够在一定程度上预防窃电等违章用电行为,对供电系统的合理运行具有重要作用。由于电能计量的数字化技术,工作人员进行电力稽查工作时能够及时发现不当用电行为,及时对违章用户进行处理,最大限度的减少电力损失;根据已掌握的用户用电情况进行电量数额控制,增加相关的电力监控设备,一旦出现特殊用电情况,就能够及时发现违章用电行为,并制定相关处罚措施进行规范管理,加大惩罚力度,将违章用电等非法行为扼杀在摇篮中,减少电力损失,规范供电秩序,为电力稽查工作提供方便。
2.3减少工作人员工作量
随着人们需求的不断增加,能源短缺问题不断加剧,人们的生活、工作离不开电力资源的使用,为了解决能源短缺问题,保护我们赖以生存的环境,节能减排越来越重要。电力计量不仅对电力市场有着重要意义,而且可以有效的分析相关设备的损耗情况,对有效运用能够起到节能降耗的作用。电力计量能够为节能降耗工作提供电压、频率等数据信息,电力计量技术的水平直接关系着相关信息的准确度。而且,在电力管理工作中,我们只有准确的分析相关数据,才能改善电力节能技术,提高电力资源的利用了,进一步降低电力损耗。为此,我们只有不断完善电力计量技术,才能保证相关数据的正确性,使其更好的为电力节能降耗工作服务。
2.分析电力计量在节能降耗中的应用
2.1加强智能电表的应用
智能电表作为一种智能化仪表,它主要是先采集用户供电数据,然后再通过内部集成电路对采集信息进行相关处理,采集来的信息转换成脉冲进行输出,输出后经过单片机的有效处理和分析,再将脉冲转换成用电量输出。智能电表在节能降耗方面有很重要的作用,它能够利用计算机管理系统实时、准确的进行用电费用计算,有效的提高了结算效率。智能电表的实时监测功能方便了供电企业了解供电情况,避免了电能质量问题。而且,通过智能电表对水、热等能耗数据的采集,我们可以对能耗、峰值进行预测,为节能用电提供了很大帮助。
智能电表的功能性十分强大,使用智能电表可以通过电价来对用户负荷和分布式发电进行控制,在常规用电中实施分时电价控制,在短期用电需要中实行实时电价控制,在高峰期用电需求中实施紧急峰值电价控制。智能电表的使用过程中,会将有关能耗信息传达给用户,这样就能够方便用户合理用电,通过转换能源利用方式等减少能源消耗。我们也可以将智能电表提供的相关信息加以利用,在这一基础上建立用户能量管理系统,这样以来,就可以为各类型的用户提供能量管理服务,在满足用户需求的条件下尽量减少能源使用,避免了能源浪费。
除此之外,智能电表给用户提供相关能耗数据可以帮助用户改进用电方法,方便用户及时的发现各种能耗异常情况,有利于提高用户的节能意识。而且一些用户安装了分布式发电设备,这能够帮助用户进行合理用电和发电方案的制定,从而使用户实现利益最大化。
2.2促进电力计量系统的综合化
电量考核对电力管理来说尤为重要,考核的实施需要依据相关数据信息,从而针对电力市场交易情况进行考核。在对发电厂进行考核时,需要依据相应的电能量数据,与发电计划进行对比,准确得知发电厂执行情况。为了进一步完善电力考核系统,需要我们优化电力计量系统,充分满足电力计量综合化需求。电力远程计量主要采用了分层式结构,利用该计量系统,不仅能够通过移动通信系统、光纤等方式和采集终端进行通信,而且还能够将采集装置的相关数据信息进行记录,有效的提高了节能降耗的工作效率。
2.3提高计量工作人员的专业素质
要提高电力计量在节能降耗中的运用效率,一定要做好计量人员的管理工作。首先,要加强计量人员的培训工作。计量人员使计量工作的执行者,一旦计量工作人员缺乏相关专业技能,就会影响计量系统的正常运行。为此,对计量人员要实行岗前培训、定期培训,并根据实际情况给工作人员提供对外学习的机会,使他们不断的学习新技术。其次,要提高工作人员的积极性。计量工作的开展离不开人员操作,为了保证计量系统的有效运行,我们要不断优化人员考核系统,完善奖励机制,提高计量人员的积极性,减少人员流动。
电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节,传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据,在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足。而用电客户不仅要求有电用,而且要求用高质量的电,享受到更好的服务。因此提高电力部门电费实时性结算水平,建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识。再加上供电部门对防窃电技术也提出了更高的要求。
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。
2振动能量收集电源设计
收集到的电能转换为直流后,还需要经过稳压电路才能供负载使用。传统的方法中,整流电路和稳压电路采用整流二极管、存储电容、保护二极管和三端稳压器等分立器件组合而成,电路调试难度大,转换效率低下。凌力尔特公司最近生产出一款专用于振动能量收集的电源芯片LTC3588-2,内部集成了整流桥、稳压及控制电路,由它构成的电源电路非常简单,如图3所示。其中,PZ1和PZ2引脚连接振动能量收集器,D0和D1引脚用于选择输出电压值(3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可选),此电路选择为5.0V输出,Pgood引脚作为稳压电源“准备好”的提示信号。
电路使用的元器件中,比较关键的是输入端存储电容Cs的选择。在振动能量收集电路中,存储电容最重要的特点是低泄漏电流,而等效串联电阻值并不重要,考虑泄漏电流、充电能力和电气参数稳定性等指标对电路的影响,TRJ系列钽电容是振动能量收集的最佳选择,所以Cs选择容量为22μF、耐压25V的TRJ钽电容。
3测试与结论
使用振动台作为振动源模拟环境振动,选用振动频率40Hz、振动幅度1.0g的MIDE公司的V25W振动能量收集器以悬梁臂的结构固定在振动台上,并在其末端粘贴约16g的重物,用于将收集器自身频率调节到40Hz,以匹配振动源频率。
在电力市场运营过程中,买卖双方交易的物理量是电能量,对发、供电量、联络线交换电量、网损(线损)电量及分时、分类电量的采集、监视、统计、分析、运算是电力市场运营的主要内容;建设电能量自动采集系统是实现电力市场运营的基础。对火力发电厂,主要对发、供电量进行统计,对机组平衡率、交接班电量等进行统计计算,以加强管理,并采取相应措施降低损耗,提高效率。
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。.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。
1、人工抄表技术。人工抄表技术是一项传统技术,指在每个区域固定一个抄表员进行每家每户的抄表并用此进行电费使用量的核算的行为,仅适用于个体管理;
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。
在现代化生产过程控制中,执行机构起着十分重要的作用,它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比,一旦出厂,这一速度固定不可调整,其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段,系统的安全性较差,不便与计算机联网。鉴于以上原因,采用传统的大流量电动执行机构的控制系统,可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用,这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构,采用机电一体化技术,将阀门、伺服电机、控制器合为一体,利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器,采用模糊神经网络,实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜,具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明,该执行机构工作稳定,性能可靠。
2电动执行机构的硬件设计及工作原理
电动执行机构控制系统原理框图如图2-1所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。
控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。
系统工作原理:
霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号,经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器,产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM,实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。
控制系统各功能元件的选型与设计:
1)单片机选用INTEL公司生产的8031单片机,它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理:接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号,并提供三相PWM波发生器所需要的控制信号;处理IPM发出的故障信号和报警信号;处理通过模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号;提供显示电动执行机构的工作状态信号;执行控制系统来的控制信号,向控制系统反馈信号;
2)三相PWM波发生器PWM波的产生通常有模拟和数字两种方法。模拟法电路复杂,有温漂现象,精度低,限制了系统的性能;数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点,并存入内存,然后通过查表及必要的计算产生PWM波,这种方法占用的内存较大,不能保证系统的精度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号,保证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制等功能,文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路,具有独立的标准微处理器接口,芯片内部包含了波形、频率、幅值等控制信息。
3)智能逆变模块IPM为了满足执行机构体积小,可靠性高的要求,电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主要适用功率小于5.5kW的三相异步电机,其额定电压为380V,功率因数为0.75。经计算可知,选用日本产的智能功率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率开关和驱动电路、制动电路于一体,并内置过电流、短路、欠电压和过热保护以及报警输出,是一种高性能的功率开关器件。
4)位置检测电路位置检测电路是执行机构的重要组成部分,它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。导电塑料电位器目前较为流行,但它是有触点的,寿命也不可能很长,精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字式传感器,这种传感器是无触点的,且具有精度高、无线性区限制、稳定性高、无温度限制等特点。
5)电压、电流及检测检测电压、电流主要是为了计算电机的力矩,以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0~50Hz,采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了快速反映出电流的大小,采用霍尔型电流互感器检测IPM输出的三相电流,对于IPM输出电压的检测采用分压电路。如图2-2所示。
6)通讯接口为了实现计算机联网和远程控制,选用MAX232作为系统的串行通讯接口,MAX232内部有两个完全相同的电平转换电路,可以把8031串行口输出的TTL电平转换为RS-232标准电平,把其它微机送来的RS-232标准电平转换成TTL电平给8031,实现单片机与其它微机间的通讯。
7)时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路DS12887。DS12887内部有114字节的用户非易失性RAM,可用来存入需长期保存的数据。
8)液晶显示单元为了实现人机对话功能,选用MGLS12832液晶显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择,可分别对阀门、力矩、限位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字和图形相结合的方式,显示直观、清晰。
9)程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正常,选用MAX705组成程序出格自恢复电路,监视程序运行。如图2-3所示,该电路由MAX705、与非门及微分电路组成。
工作原理为:一旦程序出格,WDO由高变低,由于微分电路的作用,由“与非”门输入引脚2变为高电平,引脚2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲,使单片机产生一次复位,复位结束后,又由程序通过P1.0口向MAX705的WDI引脚发正脉冲,使WDO引脚回到高电平,程序出格自恢复电路继续监视程序运行。
3阀位及速度控制原理
阀位及速度控制原理框图如图3-1所示。
采用双环控制方案,其中内环为速度环,外环为位置环。速度环主要将当前速度与速度给定发生器送来的设定速度相比较,通过速度调节器改变PWM波发生器载波频率,实现电机的转速调节。速度调节器采用模糊神经网络控制算法(具体内容另文叙述)。
外环主要根据当前位置速度的设定,通过速度给定发生器向内环提供速度的设定值。由于大流量阀执行机构在运行过程中存在加速、匀速、减速等阶段。各阶段的时间长短、加速度的大小、在何位置开始匀速或减速均与给定位置、当前位置以及运行速度有关。速度给定发生器的工作原理为:通过比较实际阀位与给定阀位,当二者不相等时,以恒定加速度加速,减速点根据当前速度、阀位值、阀位给定值的大小计算得来。
执行机构各阶段运行速度的计算原理
图3-2为执行机构的典型运行速度图,它由若干段变化速率不同的折线组成。将曲线上速率开始发生改变的那一点称为起始段点,相应的时间称为段起始时间,如图3-2中的t(i)(i=0,1,2,……),相应的速度称为段起始速度,如图3-2所示v(i)(i=0,1,2,…)。
设第i段速度的变化速率为ki,则有:
式中:Δv为两段点之间的速度变化值,Δv=vi+1-vi;
Δt为两段之间的时间,Δt=ti+1-ti。
显然,当ki=0时为恒速段,ki>0时为升速段,ki<0时为减速段。任意时刻的速度给定值为:
Ts为采样周期。
变化速率ki的取值由给定位置、当前位置以及运行速度的大小确定。
4关键技术问题的解决
该电动执行机构采用了最新的变频调速技术,电机驱动功率小于5.5kW。用户可根据需要设定力矩特性,根据控制的阀设定速度,速度分多转式、直行程、角行程3种方式。控制系统由阀位给定和阀位反馈信号构成的闭环系统,控制特性视运行方式、速度而定,并具有自动过流保护、过载保护、超压、欠压、过热、缺相、堵转等保护功能。
该执行机构解决的关键性技术问题主要有:
1)阀门柔性开关柔性开关主要是为了当阀关闭或全开时,保证阀门不卡死与损伤。执行机构内部的微处理器根据测得的变频器输出电压和电流,通过精确计算,得出其输出力矩。一旦输出力矩达到或大于设定的力矩,自动降低速度,以避免阀门内部过度的撞击,从而达到最优关闭,实现过力矩保护。
2)阀位的极限位置判断阀位的极限位置是指全开和全关位置。在传统执行机构中,该位置的检测是通过机械式限位开关获得的。机械式限位开关精度低,在运行中易松动,可靠性差。在文中,电动执行机构极限位置通过检测位置信号的增量获得。其原理是,单片机将本次检测的位置信号与上次检测的信号相比较,如果未发生变化或变化较小,即认为己达到极限位置,立即切断异步电机的供电电源,保证阀门的安全关闭或全开。省去了机械式限位开关,无需在调试时对其进行复杂的调整。
3)电机保护的实现为了防止电机因过热而烧毁,单片机通过温度传感器连续检测电机的实际运行温度,如果温度传感器检测到电机温度过高,自动切断供电电源。温度传感器内置于电机内部。
4)准确定位传统的电动执行机构在异步电机通电后会很快达到其额定动作速度,当接近停止位置时,电机断电后,由于机械惯性,其阀门不可能立即停下来,会出现不同程度的超程,这一超程通常采用控制电机反向转动来校正。机电一体化的大流量电动执行机构根据当前位置与给定位置的差值以及运行速度的大小超前确定减速点的位置及减速段变化速率ki,使阀门在较低的速度下实现精确的微调和定位,从而将超程降到最低。
5)模拟信号的隔离。
对于变频器的直流电压以及输出的三相电压,它们之间的地址不一致,存在着较高的共模电压,为了保证系统的安全性,必须将它们彼此相互隔离。采用LM358和4N25组成了隔离线性放大电路。如图4-1所示,采用±15V和±12V两组独立的正负电源。若运放A的反相端电位由于扰动而正向偏离虚地,则运放A输出端的电位将降低,因而光电耦合器的发光强度将增强,则使其集射极电压减小,最后使运放A反相端的电位降低,回到正常状态。若A的反相端电位负向偏离虚地,也可以重回到正常状态。从而增强了系统的抗干扰性。
5结束语
该执行机构集微机技术和执行器技术于一体,是一种新型的终端控制单元,其电机是通过内部集成的一体化变频器来控制,因此,同一台智能执行机构可以在一定范围内具有不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显示技术,它利用内置的液晶显示板,不仅可以显示阀门的开、关状态和正常运行时阀门的开度,还可以通过菜单选择运行参数设定,当系统出现故障时,能显示出故障信息。总之,该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体,顺应了电动执行机构的发展趋势,它的研制成功给电动执行机构的研究开发提供了新的思路。
参考文献
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中图分类号:TM614 文章编号:1009-2374(2015)32-0010-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.006
基本建设程序中一个尤为重要的阶段是对建设项目进行建设项目后评估,这一活动最早的起源是在20世纪30年代的美国。从2005年开始直到今天,中国风电装机容量正以一个稳定而又持续的速度在不断增长。该项目在目前已经取得某些研究成果,并应用在风电场项目建成后的评估中。层次分析法应用于风电场运营经济性的评定测估中。
对于风电场来说,一切技术手段都是为了能通过更好、更有效的方法来提高投资效益。在这个宗旨的指导下,需要对项目决策时与落成后的各项指标的细微差异进行原因分析,经验总结并据此提出相应的改进等多方面努力。而为了达到对发电厂发电量指标的评估目的,则需要致力于发电场内外因素的发现,风力发电组的发电量指标作为风电场运营后评价的一个重要指标必须通过严格的分析与设计值比对提出高效建议,来达到提高效率减少偏差的目的。
1 评估方法
对风电场预期目标与实际产生的效果进行对比的一种分析方法叫做风电场发电量后评估。通过前后数据的分析与比对,对该风电场的年发电量运行效率进行评估考核。通过多风电场的预测评估阶段所预测的风能资源和风电场发电机的年发电总量与风电场建成投入实际生产后产生的实际情况进行分析比较,从中找出存在差别及产生偏差的可能原因,为风电场以后的发展设计提供更加完善准确可靠的思路和方法。对设计值是保守还是偏大进行理论的分析研究及改进,最大幅度地提高对风能资源的分析能力以及对风电机组的选型原则,对风能资源进行充分的利用,从而使得风电场的发电量大幅提高。
2 评估步骤
对发电厂的风电项目的发电量后有以下六个基本步骤:(1)最基础的是收集与分析电场内测风塔的测风数据,并整理风电场每台风电机的运行数据;(2)按照代表年来订正并对实际发电量进行整理排序,由风能资源代表年的数据来判断实际年份中的情况,对比设计过程与实际运行过程中的各项参数;(3)对项目实施前后所产生的各种偏差与差异进行合理的分析研究;(4)针对所存的项目问题提出相应的改善建议;(5)对整个项目中存在的缺点及弊端进行修缮,以达到在已有情况下进一步提高风电场总体的发电效率及提高总发电量的目的;(6)具体可以通过以下方面来改善发电量的代表年订正方法,例如在实际运行年并不是水平年的情况下需要根据等比例计算发的电量并推算至代表年后再进行数据比对;在这之前关键是做到对其是否是水平年进行准确判断,这要根据实际运行年份的气象站同期数据或现场测风塔实测数据才能进行最符合实际的判断。在判断结果为水平年的条件下,则可以直接将可研阶段测算出的上网发电量与实际运行后的发电量进行比较与分析。
3 偏差分析
在可研阶段的风资源及发电量均进行了合理的发电量设计的情况下,仍然与实际预期结果产生了偏差的情况下,则需要对整个系统进行偏差可能存在原因的分析。这一步是为了风电场长远发展做好经验积累工作。
3.1 机型
业主所使用的风力发电机组机型若与在可研阶段所提出的系统推荐机型并不相符,那么考虑到各类机型功率曲线并不尽相同的问题,对发电量会造成不可避免的直接影响。
3.2 停机
各类可能直接或间接导致风力发电厂风力发电机组造成停机问题,例如特殊气象条件、不可抗力甚至合理的例行维护、操作停机等都会对发电量产生不可消除的直接影响。
3.3 测风塔
由于从可研阶段至实际运行阶段最少需要经过1~3年的时间,在这段时间内所产生的仪器问题无法立刻发现及解决,这使得在可研阶段使用的测风塔所产生的代表性不足,测风时段出入,校准产生人为失误及测风仪器的部分老化等因素在这段时期能持续对测风量精度造成严重影响,从而对发电量造成严重影响。
3.4 弃风
电网建设的相对滞后对目前三北地区产生了较为严重的风力发电厂限负荷现象,而其产生对于发电量产生了直接影响。
3.5 折减系数的选取
为了做好本地区长远发展上的设计考量工作,对折减系数进行选取分析、调整等工作必不可少,由于每台风机理论发电量在可研阶段通过软件预估完成,因此折减系数在经各项折减并得上网发电量数值后,其选取都对上网发电量数值造成了极大的影响。
3.6 软件计算准确性
行业内较为普遍的发电量计算软件使用原则是利用WT对复杂地形进行计算,而较为平坦的地形则通过WAsP来进行计算。
3.7 风机布点
微观选址是实际运行阶段的风机布点的基本阶段,考虑到每台风机的实际情况与现场情况得到最符合实际的风机布点方案,而适当的手调以及对河流村庄的相同考虑等也必不可少。每个机位都必须进行严格的实地考察发电量工作,因为可研阶段与实际运行阶段存在时间的先后顺序,故导致了风机布点的失误所存的严重的问题,因而必须综合多方面原因做出最合理的计划方案。
4 结语
对风电场发电量进行后评估要使用代表年分析来进行订整的方法,将发电厂运行期间所得的实际发电量与在可研阶段进行的预估进行严谨的对比及合理分析总结,对于产生的差异进行重点研究,尽量注意可能产生差异的细节问题,对差异的产生进行科学合理的深入思考,整理并调节使其有效减少,使通过调整后的发电量能够与实际发电量更为贴近,为科研设计人员提供有效的参考使其提升设计水平的同时,也为本区长远方向上的风电场发展提供了高效可参考的指导意见及合理发展方向。因此对不同地区不同的发展项目进行相应后评估需要合理地通过对当地实际情况的相应数据真实采集,以此来达到改善各项折减系数的目的。在以后的发展中使科研设计人员和后评估人员获得多个地区不同项目的各类参考信息。
参考文献
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中图分类号: TM933.4 文献标识码: A 文章编号:
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)
电能是国民经济与人民生活的主要能源,电能计量涉及发电、供电与用电三方的经济利益。在市场经济条件下,提高电能计量的正确性尤为重要。现代电力系统中,负荷波动剧烈使负荷峰谷差值很大,大量的非线性负荷使电流、电压波形畸变严重,这些因素使电能计量误差显著增大,并使计费不合理。
1.现代技术提高电能计量正确性的方法
1.1计量仪表的现代改造,用全电子式电能表代换感应式电能表;
1.2计及互感器变比的实时变化,对互感器的变比进行实时仿真计算,并提出了实时计算的方法;
1.3用全电子式电能表对基波电能与谐波电能分别计量,并讨论了对谐波电能计费的观点。
2.电能计量的现状与发展方向:
2.1随着电力系统的发展,用电负荷波动十分剧烈,峰谷差愈来愈大,计量系统在大幅度的工况变化中工作,使其计量误差增大,已成为电能计量不可忽视的问题。
2.2由于电力电子技术在各行各业用电设备中的采用,负荷向电力系统注入大量的谐波,引起电力系统波形严重畸变。如何计算谐波电能,如何制定畸变波形作用下的电能计量和计费标准,保证计量的完整性,都是急待解决的问题。
2.3工作原理和结构等因素的制约,使感应式电能表存在很多缺陷,己不适应现代电力系统电能计量的要求:
2.4计算机技术高速发展,使电子式电能表迅速发展、日益成熟。微机化使电子式电能表的功能多种多样,并逐步使电能管理的自动化与智能化成为现实。电能表的电子化和微机化,从而走向电能管理系统的智能化己成为必然的趋势。
3.当前影响电力系统电能计量正确性的主要因素
随着现代工业的快速发展,用电结构发生了重大变化,非线性用电负荷、冲击负荷日益增多。经过长期的跟踪与监测,供电部门发现,在一些炼钢厂、轧钢厂等供电线路存在严重的母线不平衡、线损增大等问题。在这些计量点串联加装多块三相电能表,包括感应式电能表、不同厂家的电子式电能表后进一步发现,存在电子式电能表比感应式电能表计量电量少的现象,并且不同厂家的电子式电能表之间电能计量存在差异。轧钢厂普遍采用可控硅整流供电技术,轧钢时在电压和电流回路将产生大量谐波,并且还会使负荷电流剧烈地大范围波动。实验室测试证明,在这种谐波含量丰富、动态负荷大的条件下,将使电能计量装置产生-10%以上的计量误差。目前大量应用当中的电能计量装置,生产厂家在出厂调试以及检测过程中都是在标准的虚拟负荷状态下进行的,这种虚拟负荷基本上是理想的、无畸变的、稳定的负荷,而所生产的产品是用在现场的,在实际的现场当中存在着丰富的谐波、大量的动态负荷导致计量装置少计量电量,从而引起线损增大。
4.提高电能计量正确性的方法
4.1利用电子式电能表提高电能计量的精度。
4.2利用电子式电能表对含谐波的电能计量,随着计算机技术的发展和交流离散采样技术的成熟,特别是数字信号处理器(DSP)技术的发展,专门用于傅立叶变换的DSP 器件己经出现,用傅立叶变换技术进行电能计量己变得非常现实。随着电力事业的发展,人们对电能计量的准确度的要求越来越高,计及各次谐波的电能计量装置必将逐步取代传统的电能表。
4.3互感器变比变化提高电能计量的正确性,提出实际变比的软件计算方法。
5.采用正确的计量方式
5.1对接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线制电能表,其两台电流互感器二次绕组宜采用四线连线,即不共用接地的非极性线;对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,会影响计量,且进行现场检验时,采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,给测试工作带来困难,且造成测量误差。
5.2 对计费用高压电能计量装置应装设失压计量器,及时读取失压记录,作为计量人员追补电量的依据。
5.3 合理选择电流互感器变比
由电流互感器的负荷曲线知其二次负荷必须要控制在额定值25%~100%之间,所以要求正常负荷电流在电流互感器额定电流的60左右。因当一次电流为其额定值60%左右时,其二次电流至少不得低于额定值的30%,这样才能使电流互感器运行在最优状态,从而降低电流互感器误差。
而对于季节性用电的用户应采用二次绕组具有抽头的多变比电流互感器,这样可以根据用户负荷的高低来选择适合其负荷的最佳变比,尽可能提高计量的准确性。
6.结语
随着计算机技术的发展,计及互感器变比变化提高电能计量的正确性也是必然的趋势。利用电子式电能表对含谐波的电能计量,提出基波、谐波分别计量的方式和计费原则:按谐波电量乘惩罚系数对提供谐波的用户加收谐波电能费,并按谐波电量乘赔偿系数对谐波的受害用户予以赔偿。指出从能量的角度对谐波定量并计费,有利于谐波治理。电能计量装置是电力系统赖以记录电能流向、考核电力系统经济技术指标的重要手段,也是为用电单位、企业的生产、经营管理提供准确的电能计量信息,为降低能源消耗、节约和有效利用电能、提高经济效益提供依据,因此,电能计量装置计量的准确与否直接影响着电力工业与用电企业的安全用电。