CN113376561B - 一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,该***主要包含数据采集模块、数据分析模块,数据采集模块采集电能计量装置的电能计量误差、电流互感器的电流平衡值、电压互感器的电压平衡值、电流互感器和电压互感器的二次压降误差,数据分析模块对电能计量误差、二次压降误差和外部输入的互感器误差进行叠加计算得到电能计量综合误差,以及对电流平衡值和电压平衡值进行监测,在电流平衡值超过电流平衡阈值时,进行电流互感器超差警告,在电压平衡值超过电压平衡阈值时,进行电压互感器超差警告。本发明能够实时对电能计量装置进行远程校验,可及时发现电能计量装置中二次回路故障、互感器、电能计量装置超差现象。
Description
技术领域
本发明涉及电能计量校验技术领域,特别是涉及一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***。
背景技术
电能计量装置的检测是电网运行技术经济指标核算的基础,更是贸易双方结算电费的法定依据。随着电力体制改革、厂网分开、电网公司的逐步企业化运作,涉及电网大电量交易的关口/特大用户电能计量更是电网公司电能计量工作中的重中之重。电能计量装置的管理方法主要是由专业人员定期携带仪器设备到现场进行周期检验。随着电网规模的扩大计量装置数量的增加,传统的工作模式难以维持,主要原因包括:1)记录、整理检定数据工作量大,共享性差,查阅很不方便,数据对比及考核误差变化趋势工作繁琐;2)人工检定周期长,而且不能及时发现和处理在检定周期之前电能计量装置出现的故障、窃电或超差问题;3)现场检验电能表精度时对线路的负荷有一定要求(电能表标定电流大于10%,S级电能表标定电流大5%,功率因数大于0.5,负荷相对稳定),一旦遇到负荷或功率因数过低则不能进行检验工作;4)运行中互感器的误差一直由首次检测误差代替,而互感器的实际负荷一般都大大低于其额定容量,离线互感器是在二次负荷范围为25%~100%额定容量是检测的数据,导致运行中互感器误差与离线检测误差存在差异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***和方法,能够实时对电能计量装置进行远程校验,可及时发现电能计量装置中二次回路故障、互感器、电能计量装置超差现象。
为解决上述技术问题,本发明采用1的一个技术方案是:提供一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,包括标准信号源、数据采集模块、数据分析模块;所述数据采集模块用于采集电能计量装置的输出信号和标准信号源输出的标准信号,将输出信号与标准信号进行比对得到电能计量误差,将电能计量误差发送给数据分析模块;
采集与电能计量装置同一母线上的电流互感器CT的三个绕组上的电流,将三个绕组上的电流相互做差得到三个电流差值,利用主元分析法对三个电流差值进行多输入单输出的降维计算得到电流平衡值,将电流平衡值发送给数据分析模块,其中,所述电流互感器的三个绕组分别是连接保护设备的保护绕组、连接检测设备的检测绕组和连接电能计量装置的计量绕组;
采集与电流互感器同一母线上的电压互感器的三相输出的电压,对三相输出的电压相互做差得到三个电压差值,利用主元分析法对三个电压差值进行多输入单输出的降维计算得到电压平衡值,将电压平衡值发送给数据分析模块;
以及用于采集电流互感器和电压互感器的绕组出线端的二次输出电压和绕组进入电能计量装置前的输入电压,将二次输出电压与输入电压做差得到互感器的二次压降误差,将二次压降误差发送给数据分析模块;
所述数据分析模块用于对电能计量误差、二次压降误差和外部输入的互感器误差进行叠加计算得到电能计量综合误差,以及对电流平衡值和电压平衡值进行监测,在电流平衡值超过电流平衡阈值时,进行电流互感器超差警告,在电压平衡值超过电压平衡阈值时,进行电压互感器超差警告。
优选的,所述数据分析模块还用于在电流平衡值发生变化,但没有超过电流平衡阈值时,进行电流互感器故障提示,以提示电流互感器输出信号不稳定。
优选的,所述数据分析模块还用于在电压平衡值发生变化,但没有超过电压平衡阈值时,获取三个电压差值并相互进行比对以确定出现异常的相。
优选的,所述数据采集模块还用于在电流互感器和电压互感器的绕组上采集回路电流,将回路电流与二次压降误差相乘得到电流互感器和电压互感器的实际负荷。
优选的,所述电能计量装置远程校验***还包括本地平台和远程平台,所述数据分析模块还用于将电能表误差、二次压降误差、互感器误差、电能计量综合误差、电流互感器超差警告和电压互感器超差警告发送给本地平台和远程平台。
优选的,所述电流互感器的三个绕组上的电流通过阶梯式TMR电流传感器采集得到。
优选的,所述电流平衡阈值和电压平衡阈值不大于离线试验时电流互感器T和电压互感器PT采集计算得到的电流平衡值和电压平衡值的1.5倍。区别于现有技术的情况,本发明的有益效果是:
实现对运行中电能计量装置各部件开展运行中状态监测,可及时发现电能计量装置中二次回路故障、互感器、电能表超差现象;
(1)基于同级比对原理,采用主元分析法可实现对运行中互感器计量状态的判别,对CT采用本体内多个绕组之间相互比对,对PT采用同线路A、B、C三相之间比对分析计量性能;
(2)可方便计量管理人员可以及时发现、及时处理电能计量装置异常状态,为追补电量提供准确的故障点和故障发生时间。
附图说明
图1是本发明实施例的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***的组成示意图。
图2是互感器有效数据在线采集原理图。
图3是阶梯式TMR电流传感器采集电流的应用示意图。
图4是TMR外加磁场与输出电压曲线图。
图5是某110kV变电站线路Ⅰ母的三相运行中电压互感器PT采集的电压数据片段图。
图6是传统三相电压的主元分析法得到的电压平衡值图。
图7是电压互感器PT采集的电压数据片段图。
图8是图7数据变化后的传统主元分析法得到的电压平衡值统计量图。
图9是获取Ⅰ母的A相和Ⅱ母的A相的电压互感器PT的计量绕组输出电压信号图。
图10是M1和M2的电压平衡值统计量图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参阅图1,是本发明实施例的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***的组成示意图。本发明实施例的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***包括标准信号源10、数据采集模块20、数据分析模块30;
数据采集模块20用于采集电能计量装置的输出信号和标准信号源10输出的标准信号,将输出信号与标准信号进行比对得到电能计量误差,将电能计量误差发送给数据分析模块30。
数据采集模块20用于采集与电能计量装置同一母线上的电流互感器CT的三个绕组上的电流,将三个绕组上的电流相互做差得到三个电流差值,利用主元分析法对三个电流差值进行多输入单输出的降维计算得到电流平衡值QI,将电流平衡值QI发送给数据分析模块30,其中,电流互感器CT的三个绕组分别是连接保护设备的保护绕组、连接检测设备的检测绕组和连接电能计量装置的计量绕组。在本实施例中,电流互感器CT的三个绕组上的电流通过阶梯式TMR电流传感器采集得到。如图2所示,电流互感器CT的三个绕组上都设有阶梯式TMR电流传感器。
数据采集模块20用于采集与电流互感器CT同一母线上的电压互感器PT的三相输出的电压,对三相输出的电压相互做差得到三个电压差值,利用主元分析法对三个电压差值进行多输入单输出的降维计算得到电压平衡值QU,将电压平衡值QU发送给数据分析模块30。
以及数据采集模块20用于采集电流互感器CT和电压互感器PT的绕组出线端的二次输出电压U0和二次绕组进入电能计量装置前的输入电压U1,将二次输出电压与输入电压做差得到互感器的二次压降误差,将二次压降误差发送给数据分析模块30。如图3所示,二次输出电压在电流互感器CT和电压互感器PT的绕组出线端采集得到,输入电压在电能计量装置进线端的二次绕组上采集得到。
数据分析模块30用于对电能计量误差、二次压降误差和外部输入的互感器误差进行叠加计算得到电能计量综合误差,以及对电流平衡值QI和电压平衡值QU进行监测,在电流平衡值QI超过电流平衡阈值时,进行电流互感器超差警告,在电压平衡值QU超过电压平衡阈值时,进行电压互感器超差警告。
其中,电流平衡阈值和电压平衡阈值可以根据离线试验时电流互感器CT和电压互感器PT采集计算得到的电流平衡值和电压平衡值来确定,对于0.2级互感器,根据相关规范,运行时电流平衡阈值和电压平衡阈值不能大于离线时计算得到的电流平衡值和电压平衡值的1.5倍。
在本实施例中,数据分析模块30还用于在电流平衡值QI发生变化,但没有超过电流平衡阈值时,进行电流互感器故障提示,以提示电流互感器输出信号不稳定。
数据分析模块30还用于在电压平衡值QU发生变化,但没有超过电压平衡阈值时,获取三个电压差值并相互进行比对以确定出现异常的相。
数据采集模块20还用于在电流互感器CT和电压互感器PT的绕组上采集回路电流I,将回路电流I与二次压降误差相乘得到电流互感器CT和电压互感器PT的实际负荷ZL。
电能计量装置远程校验***还包括本地平台40和远程平台50,数据分析模块30还用于将电能表误差、二次压降误差、互感器误差、电能计量综合误差、电流互感器超差警告和电压互感器超差警告发送给本地平台40和远程平台50。
数据采集模块20在计算电流平衡值QI和电压平衡值QU时,能够扣除电源背景影响。举例而言,某110kV变电站线路Ⅰ母的电流互感器CT有3个二次输出绕组,分别为保护绕组、检测绕组和计量绕组,采用阶梯式TMR电流传感器采集3个二次绕组磁场及3个绕组各磁场,TMR外加磁场与输出电压曲线如图4所示,阶梯式TMR电流传感器可准确测量电流互感器CT各绕组产生的磁场并以稳定的小电压信号输出,获得电流互感器CT各绕组对应的电压信号后,相互做差即可扣除电源背景影响,然后进行主元分析获得运行中的电流平衡值QI。
数据采集模块20相较于传统的主元分析法,得到的电压平衡值QU的准确度更高。图5是某110kV变电站线路Ⅰ母的三相(A、B、C相)运行中电压互感器PT采集的电压数据片段,图6是传统三相电压的主元分析法得到的电压平衡值。可见,传统的主元分析法得到的电压平衡值表示的是三相输出电压的综合变化情况。
将A相的电压采集数据的部分数据减少0.2%后,电压互感器PT采集的电压数据片段如图7所示,图8为图7数据变化后的传统主元分析法得到的电压平衡值统计量。从图8可以明显发现,部分电压平衡值下降,可知若某相电压互感器PT的电源出现异动后会影响电压平衡值计算的准确度,这就是背景误差产生的计算偏差,同时证明传统的主元分析法的准确性依赖于电源的稳定。
而数据采集模块20采用一种扣除电源影响背景的优化主元分析法。对于同样的110kV变电站,该站的Ⅰ母和Ⅱ母是并联运行,即存在两组电压互感器PT来自于同一个电压等级,获取Ⅰ母的A相和Ⅱ母的A相的电压互感器PT的计量绕组输出电压信号,如图9所示,将两组电压值标记为M1和M2,采用扣除背景影响量的优化主元分析法得到M1和M2的电压平衡值统计量如图10所示。比较图6和图10可知,传统主元分析法的电压平衡值变化范围在-0.015~+0.035,变化在千分位,优化后的主元分析法的电压平衡值变化范围在-0.0023~+0.007,变化在万分位。之后再对电压平衡值按原来的主元分析方式求解电压互感器PT的运行误差值。证明了数据采集模块20对于运行误差计算准确度上有较大提升。
通过上述方式,本发明实施例的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,该***具有以下特点:
1)首次采用TMR电流传感器作为电流互感器CT的二次电流采集装置,该传感器是基于惠斯通电桥的外电场测量传感器,采用非接触测量不会改变电流互感器CT运行二次回路状态,考虑到TMR对磁场采集无法区分来源,因此设计了阶梯式TMR采集方式,避免了多个二次电流产生磁场的相互干扰,实现区分各二次绕组输出电流的目的;
2)在原有的主元分析计算模式上增加对信号差值的主元分析作为扣除电源噪声的优化计算模式,提高了对电流平衡值和电压平衡值的计算准确性;
3)电流平衡值QI和电压平衡值QU用于判别运行中电流互感器CT和电压互感器PT是否出现计量异常现象;
4)数据采集模块20和数据分析模块30安装在电能计量装置侧,除电压互感器PT的绕组出线端的二次输出电压在设备安装现场侧采集外,其他均位于电能计量装置侧。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (7)
1.一种基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,包括 标准信号源、数据采集模块、数据分析模块;
所述数据采集模块用于采集电能计量装置的输出信号和标准信号源输出的 标准信号,将输出信号与标准信号进行比对得到电能计量误差,将电能计量误差发送给数据分析模块;
采集与电能计量装置同一母线上的电流互感器的三个绕组上的电流,将三 个绕组上的电流相互做差得到三个电流差值,利用主元分析法对三个电流差值 进行多输入单输出的降维计算得到电流平衡值,将电流平衡值发送给数据分析 模块,其中,所述电流互感器的三个绕组分别是连接保护设备的保护绕组、连接检测设备的检测绕组和连接电能计量装置的计量绕组;
采集与电流互感器同一母线上的电压互感器的三相输出的电压,对三相输 出的电压相互做差得到三个电压差值,利用主元分析法对三个电压差值进行多 输入单输出的降维计算得到电压平衡值,将电压平衡值发送给数据分析模块;
以及用于采集电流互感器和电压互感器的绕组出线端的二次输出电压和绕 组进入电能计量装置前的输入电压,将二次输出电压与输入电压做差得到互感 器的二次压降误差,将二次压降误差发送给数据分析模块;
所述数据分析模块用于对电能计量误差、二次压降误差和外部输入的互感 器误差进行叠加计算得到电能计量综合误差,以及对电流平衡值和电压平衡值进行监测,在电流平衡值超过电流平衡阈值时,进行电流互感器超差警告,在电 压平衡值超过电压平衡阈值时,进行电压互感器超差警告。
2.根据权利要求1所述的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述数据分析模块还用于在电流平衡值发生变化,但没有超过电流平衡阈值时,进行电流互感器故障提示,以提示电流互感器输出信号不稳定。
3.根据权利要求2所述的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述数据分析模块还用于在电压平衡值发生变化,但没有超过电压平衡阈值时,获取三个电压差值并相互进行比对以确定出现异常的相。
4.根据权利要求1所述的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述数据采集模块还用于在电流互感器和电压互感器的绕组上采 集回路电流,将回路电流与二次压降误差相乘得到电流互感器和电压互感器的 实际负荷。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述电能计量装置远程校验***还包括本地平台和远程平台,所述数据分析模块还用于将电能表误差、二次压降误差、互感器误差、电能计量综合误差、电流互感器超差警告和电压互感器超差警告发送给本地平台和远程平台。
6.根据权利要求1至4任一项所述的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述电流互感器的三个绕组上的电流通过TMR电流传感器采集得到。
7.根据权利要求1所述的基于同级比对方式的电能计量装置远程校验***,其特征在于,所述电流平衡阈值和电压平衡阈值不大于离线试验时电流互感器CT和电压互感器PT采集计算得到的电流平衡值和电压平衡值的1.5倍。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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