智能高压电能表原理及应用浅析

智能高压电能表原理及应用浅析

四川能投水电集团永安电力公司 蒋成永

摘要：随着微电子和信息技术的不断进步，人们开始考虑取消高压互感器，让电子装置直接对高压电能进行计量，从而实现高压电能计量的高精度化、装置小型化，达到提高精度、节省材料、防错误接线、防窃电的目标。

关键词：高压;电能表;应用

建设坚强智能电网，是国家电网公司的目标，也是电力企业的发展方向。所滑智能，就是在电源侧(也就是供电方)充分发挥微电子技术和计算机、互联网、物联网技术等现代先进技术的应用优势，在电网的计量、测量、控制实现智能化，最大限度减少人的实际现场操作，准确、可靠、稳定地实现连续供电，实现企业的最大效益而减少人力成本。

高压电能表属于智能电能表，是直接接入10kV高压线路的新型电子式电能表，融合了电子式百感器技术、高压取样、电子双向计量、光纤通信、无线通信等多项尖端科技。除了实现配电线路的准确计量，优化线损管理外，还能大量减少铜材、铁材的使用，有效降低表计本身的铁耗、铜耗及自身功耗，并降低线路因铁芯互感器(感性负载)接入引发的安全事故率。另外，由于计量单元处于高压侧，常规低压窃电手段难以实施，因此该表具有卓越的防窃电性能。同时，在功能上完全满足国家电网公司有关智能电能表的最新功能规范要求，可以无缝接人现有电能信息采集系统，其0.2S级的整体电能计量准确度，将高压电能计量准确水平提高到一个新的档次。其0.2级电压、电流、功率等瞬时电量的计量准确度，使得高压电能表可以在配网线路监测等领域拓展出更多的应用，其通信模块可现场带电更换功能，使得系统维护工作变得简单易行，其-40cC—60"C的极限工作温度范围，使得产品能够适应严酷的户外工作环境，同时，安装和运输非常方便。

国外对高压表的研究从最早的1973年德国PTB研究院开始，国内最早为2001年。现在，高压表计量标准装置、现场校准装置也相继研制成功，国家检定规程也即将出台，可正式替代传统高压计量装置作为大用户贸易结算使用。国网、南网公司近年也纷纷推动高压表的试点项目。

一、高压表的结构原理

目前，高压表主要分电子式互感器和弱输出电磁式组合式互感器方式两种。由于屯子式互感器的稳定性和可靠性远不如电磁式组合互感器，所以目前主流的产品结构为弱输出电磁式组合式互感器内嵌电子计量模块的方式。

原理说明：高压表工作时，高压侧的电压、电流经过高压互感器后，变成两组相互隔离的三相弱输出电压、电流采样信号。两组独立的采样通道的采样信号通过滤波处理后分别送入两个独立的三相计量芯片进行单独计量。高压表默认采样通道1为主计量通道，当检测到通道1计量故障时，马上切换到计量通道2上进行数据读取，实现双通道热备份计量。

图中32位嵌入式ARM处理器用于分日、计费和处理各种输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先没定的时段完成分时有功电能计量和最大需量计量功能，根据需要保存各项数据，完成zigbee及RS485的通讯传输、运行参数的监测等，并记录存储各种用电数据。

二、高压表的应用

高压表作为一种可以直接接入10kV配电网实现高压电能量计量的三相多功能电能表，在10kV配网线路上应用广泛。

1、可用于专变用户电能计量计费，线路线损考核电能计量，联络线电能计量等户外计量场合。

2、安装在计量柜、环网柜、进线桓等柜体内，用于专变用户电能计量计费，或者为环网柜、进线柜增加环网电能计量功能。

三、高压表如何接入现有的计量系统

1、对于无安裟大用户终端的场合，可安装显示终端，通过显示终端的GPRS等无线通道接入现有主站。

2、对于已经安装大用户终端的场合，可安装通信转换终端，转换终端将ZigBed无线数据转换为RS485数据，RS485数据接入原大用户终端即可接入现有系统。

四、高压表的检定

高压表检定装置的主要原理一种是通过隔离升压、升流器把低压三相功率源的电压电流升到10kV和相应的电流值，再通过标准的10kV电压、电流互感器把信号接到三相多功能标准表上，通过比对高压表和标准表的脉冲数据来测量误差。另一种是传感整体检定技术，对高压表直接施加10kV电压，整体校验装置直接测量出高压电能计量装置的误差。目前，高压表的检定规程和国家标准已经出台，其使用已经不存在非技术障碍。

五、高压表的经济效益及特点

1、工作在高压侧，安装在用户进线的分界处，使电能计量设备资产的归属与管理区域明确化。

2、体积小，重量轻，运行功耗小(整体功耗低于5W)，节省原材料。

3、可以整体检定误差，具有准确度等级，最高精度可达0.2S级，符合计量法公平、公正、公开的原则。

4、无二次线输出，接绂简单方便，窃电无处下手。

5、高压表替换现有的高压计量装置进行贸易计算，将每年节省互感器的耗能6亿千瓦时(以10 kV互感器的平均功耗62瓦计算)，消除每年200亿千瓦时的贸易误差(以每年4万亿千瓦时发电量计算)，同时为国家有关部门和电网公司提供准确的电能数据，为提高能源输送效率做出很大的贡献。

6、据统计，目前10kV线路平均线损在6%左右，每年损失将近400亿，把高压表应用于10kV线路防窃电监测和精细线损管理，可使线路线损降低到理论线损值，每年可减少数百亿损失。