电量计量系统（共9篇）
电量计量系统 篇1
电量采集和计量系统指的是借助于一系列专业化的方法和手段, 来收集和统计各个厂站的用电量。技术人员将采集到的信息上传到互联网上, 用户要想获得信息, 只需要浏览网页即可。这个系统涵盖了很多专业化信息, 可以详细地显示各地供电量、电表的运行参数等。
1 自动电量采集及计量系统结构
1.1 主站系统构成
通过研究发现, 数据终端服务器、前置机、服务器和应用软件等共同组成了主站系统。电量采集和计量系统作为一个全新的领域, 涉及了很多专业, 系统管理的计量点又有着十分庞大的数量。系统包括诸多变电站和计量点, 应用了先进的计算机网络通信和控制技术, 采用了分层分布开放型结构, 充分考虑了系统功能的全面性和实用性, 促使变电站电能量的自动采集、传输、存储和分析等功能得以有效实现。局域网上的用户只需要借助于IE浏览器, 便可以对本系统采集的各厂站电能量数据进行有效浏览, 对电子式电能表的各种运行参数进行掌握。系统通过移动通讯部门, 在用户端加装的电量采集终端内安装手机卡, 通过无线通讯技术和网络, 随时采集用户计费表的表码、电流以及其他的各项运行数据等, 实现了远程自动抄表、数据对比分析功能。
1.2 分站系统构成
电能表、电量采集终端和应用软件构成了分站系统。电能表对电流进行采集, 经过计算处理这些电压数据后, 将其存储在内部存储器中, 同时结合指令, 通过标准的接口总线向电量采集终端进行输送。电量采集终端集中数据, 通过信道向主站发送, 然后进行处理和保存, 实现各个厂站出线、主变的电能表数值和电量自动平衡计算, 同时还能够及时发现电量的异常情况。在通讯方面, 采用的是220 V线路载波、无线、专用线等, 控制数据更新、处理传输在3 min以内, 保证在停电或通道故障时, 数据不会丢失, 且采集后能立即发送出去。集中器与80个采集器相连接, 用来采集低压用户居民集中区脉冲电能表的脉冲电量, 结合需求, 可对其进行整理, 还可以对各个用户表的功率和需量值进行监测, 对电能量数据进行现场保存。终端具有时钟系统, 可以将其作为时间标准, 保存和修改各用户表的各项参数;当低压停电时, 可以长期保存时钟、电能量数据和各表参数。
1.3 信道
信道包括主信道和备用信道。主信道是数字光纤通道, 备用通道包括电力载波通道、微波通信和市话通信等。如果主信道出现故障, 则可以向备用信道自动切换。通信规约要与带时标电量数据的抗干扰性、高可靠性传送要求相满足, 要支持多种计费终端规约, 且支持TCP/IP网络通信协议。
2 自动电理采集及计量系统功能
2.1 主站系统功能
按照模块化来进行主站设计, 依据功能来划分模块, 主要可以划分为控制部分、数据库管理部分、前置通信部分和数据处理部分等, 其中整个系统的核心是数据库, 其他的模块只有依据数据库系统才能正常工作。具体是将接口提供给MIS系统, 可以共享数据, 实现局域网程序方式查询数据和打印报表, 通过浏览器来查询分钟数据、小时数据和日数据等。旁路代自动识别和旁路电能量自动加入被代线路电能量的功能也是其所具备的, 可以无缝连接旁路电能量时标和被取代线路电能量时标, 还可以接收监控系统所接收到的有关信号, 准确统计旁路替代时的电量, 并正确处理线路切换期间的电量分流情况, 保证数据的完整性和准确性。管理人员应用图形化的方式, 只需要借助于各个厂站的一次接线图, 就可以直观查询各种数据, 并且对比相应时期。系统可以远方查询和管理各个厂站电量采集终端。在电费查询方面, 可与电费数据库相连接, 自动接听电话播报用电量、电费、当月用电量等信息。
2.2 厂站端系统功能
通过RS485总线, 厂站的电量采集终端可以对数据进行抄录, 系统可以应用完整的商用数据库, 带时标存储采集到的数据, 最小时间间隔为1 min。能够存储每天、每月的电量和表底, 存储每条分路各种时段的用电量;如果出现终端电源异常情况, 可以对开始时间和结束时间进行记录。
3 系统运行要制定管理制度
各个厂站、各级调度等都需要将系统的运行和维护内容加入规章制度中。不能使用非法软件与数据库进行连接, 也不能修改或丢失系统原始数据和统计模型;要对计算机病毒进行拦截, 避免危害到系统;为了保证系统的安全, 主站可以设置不同等级的操作权限, 避免非法设置参数;如果是重要信息的操作, 例如对硬盘原始数据文件进行删除等, 需要先保存相关信息, 比如操作内容、操作时间和操作人员姓名等, 除了供人查阅之外, 还可以将其打印出来;需要严格依据进程调度程序来运行系统中的所有操作, 操作员经过密码认证后, 就可以进入到进程调度程序中, 通过人机界面实现监控、增加、删除和激活等操作;要定期维护系统的软硬件设备, 如果故障并不严重, 可以由专业技术人员和工程师进行处理——为了方便工程师安装和启动设备, 通常会备份软件资料。
4 结束语
通过上文的叙述分析我们可以得知, 随着时代的进步和发展, 越来越多的先进技术和设备被应用到电力系统中。实践表明, 电能量自动采集和管理系统的应用, 可以有效地节省人力、物力资源, 同时提高供电企业的生产经营管理水平和效率。在实践过程中, 需要结合具体情况, 不断健全和完善相关制度, 以便企业领导作出更加科学合理的决策, 使电力企业获得更快的发展。
摘要：为了提高实时抄表工作的质量, 降低抄表误差, 实现自动采集和计量电量的目的, 就需要应用电量采集和计量系统。简要分析了电力自动化系统中电量采集和计量的运用, 为后期提供有价值的参考。
关键词：电力,自动化,电量,采集,计量
参考文献
[1]潘永春.自动电量采集及计量系统的构成、功能与应用研究[J].广东科技, 2007, 2 (03) :123-125.
[2]王宝宁.探讨如何综合应用电力计量系统[J].广东科技, 2009, 2 (08) :77-79.
电量计量系统 篇2
【关键词】电能；计量设备；误差
引言
电能计量装置是电能计量的基本工具。为了确保电能计量装置是科学，公正，准确，合理地为用户服务，我们必须减少电能计量装置综合误差。以下就是针对误差、成因，以及措施的展开论述。
电能计量装置包括各种类型电能表，计量用电压、电流互感器及其二次回路，电能计量柜（箱）等。电力的生产和其他产品的生产不一样，其特点是发、供、用这三个部门连成一个系统，不能间断的同时完成，而且是互相紧密联系缺一不可，他们互相如何销售，如何经济计算，就需要一个计量器具在三个部门之间进行测量计算出电能的数量，这个装置就是电能计量装置，没有它，在发、供、用电三个方面就無法进行销售、买 卖，所以电能计量装置在发、供、用电的地位是十分重要的。在电力系统发、供、用电的各个环节中，装设了大量的电能计量装置。用来测量发电量、厂用电量、供电量、售电量等。为制定生产计划，搞好经济核算合理，计收电量提供依据。在工、农业生产、商贸经营等等各项工作用电中，为加强经营管理，大力节约能源，考核单位产品耗电量，制定电力消耗定额，提高经济效果，电能计量装置是必备的 计量器具。随着人民生活的不断提高，用电量与日俱增，电度表已逐渐成为千家万户不可缺少的电器仪表，总而言之凡是有电之处，就少不了电度表。可以这样说，电能计量装置误差大与小，都会给电力部门与用电客户带来巨大损失，因此必须要不断改进，以减小计量误差。
1、从原理开始分析误差成因
综合误差不是一个恒定值，而是一个动态的数据。只是按照一部分的工况就去计算综合误差，得出的结果是不符合实际。根据电能计量装置组件-电能表，互感器二次回路接线的性能特征。解决了这三个部分的错误，计量装置可以被有效地管理减少误差，以确保每个设备的整体性能的准确性。以下是针对具体问题的逐条分析：
1.1电流波动导致的误差
用户在实际使用过程中，当前的负载电流的波动范围往往引起测量误差，使得电流小于电流互感器的额定初级电流将近三成，长期运行在较低的负载加点，应该使用一个宽负载电能表。三相三线电能表测量三相四线电源，将导致更多的误差。三相的不平衡负载，中性点电流通常会导致更多的误差。
（1）由于用电量的增加，使用户的计量装置类别提高，要求计量装置的准确等级也相应提高。电压超过10kV时，要采用0.2级的电压、电流互感器、0.5级的有功电能表和2级的无功电能表。在实际使用中，一般很少因供电量增加而更换计量装置。
（2）用三相三线二元件的电能表计量三线四线制系统的有功电能，由于三相负荷的不平衡，产生零序电压，在零序中就会有零序电流通过，特别是农村负荷，更难满足三相电流之和为零的条件。因此，在这种情况下，少计了零序电流所消耗的功率，引起计量误差。
（3）采用三相四线三元件的电能表在电压二次回路的中性电阻和接触电阻过大的情况下，也会造成较大的计量误差。
1.2没有选择使用合适的电流互感器
铁芯所消耗励磁安匝是造成电流互感器误差的主要原因。电能表的电流线圈阻抗、外部导线电阻、接触电阻都属于电流互感器二次负荷。电流互感器的选择应该是采用三管齐下的方法，考虑二次容量的大小，选择较小的电流回路的负载阻抗计，电子式电能表这样的设备以满足二次容量的要求，如果需要，也可以被用来减少对外导线电阻法。初级电流的电流互感器的初级绕组，二级绕组的感应电动势要生成，必须消耗电流激励，铁心形成磁通。
1.3电压互感器二次线电压下降
负载次级连接电线串联点的接触电阻的电流变压器，容易产生电压降低，这个附加的负载电压的是不相等的电压互感器二次线圈的电压，从而导致测量误差。
1.4基本构造缺陷
这也可以成为基本误差，在一个预定的电压，频率，波形，温度的条件下，指定的相位和已知的负载特性的测定的对齐进行衡量。
2、相关改进措施
2.1分段综合管理分割，一步一步进行管理
注重电能计量装置管理程序进行分类管理，将进一步完善各类电能计量装置，并提供各方面的电能表数据，互感器准确水平和计量二次回路压降指标，力求全面的误差极限内一定范围使得管理模式可操作性增强。
2.2提高计量装置设置所需测量程序的质量
2.2.1多功能电能表要选择精度高，稳定性好的设备。因为电子技术的发展，现有的多功能电子表的日趋完善，误差是相对稳定的，基本上是线性的。
2.2.2合理组合使用电流互感器和电压互感器使其能够配合得当。根据误差的电流和电压互感器电流互感器和电压互感器电能测量或测试功率计，它们得以合理的组合使用。
2.2.3要确保操作正确
2.2.4做好电能表变压器的定期测试
2.2.5二次回路中的降压值要控制好
对电压互感器二次电压降超标的计量回路采用电压补偿器，补偿二次导线电压引起的比差和角差。
2.2.6合理选择电流互感器变比
取决于变压器差动电流互感器的误差，一旦其电流额定值的六成左右的角度差，至少不低于三层的比例，以使电流互感器的工作在最佳状态，从而降低了电流互感器错误。避免继电保护和电能计量电流互感器同时使用，否则他们会将电流互感器变比选择的要求过大，影响电能计量的准确性。
2.2.7采用正确的计量方式，减少计量误差
（1）中性点非有效接地的高压计量采用三相三线制二元件电能表V/V接线方式计量；对变电所中性点有效接地的高压计量和三相不平衡的农村电网或综合配电变压器则采用三相四线制三元件电能表Yo/Yo接线方式计量。
（2）高压线路均装设失压仪，自动记录各相电压失压的次数和时间，作为计量装置发生故障时提供追补电量的依据。
2.2.8互感器可以选择误差小的
结束语
总之，通过成因和措施的分析，我们对电能计量装置在工作中出现电能计量误差问题有了一定的认识，当然这还需要我们在以后的时间工作中勤于总结经验，进一步改进不足之处，从而促进电力事业的发展。
参考文献
[1]王月志.电能计量.中国电力出版社，2004
[2]陈向群.电能计量技能考核培训教材.中国电力出版社出版，2003
[3]李国胜.电能计量及用电检查实用技术.中国电力出版社出版，2009
电量计量系统 篇3
因此，在电能计量的过程中，相关工作人员必须要对各种异常计量的现象和原因做到全面了解，从而采取相应的计算方法对电量进行及时更正，尽可能避免电能异常计量的事故发生，为相关部门提供公平、公正、合理的计量电能，促进电力系统的稳定发展。
1 电能计量装置异常状态的分类
根据不同原因而引起的电能计量装置出现异常状态的种类比较多，如果按照发生异常的直接后果来看，电能计量装置异常状态主要可分为电能计量异常和计量装置损坏两类。前者的主要表现是电能表少计或不计电量，后者的主要表现在一些设备出现损坏上，比如说电能表、互感器、设备铭牌以及计量柜铅封等;如果按照发生异常的位置来看，电能计量装置异常状态可以分为计量回路异常、电能表内部异常和计量柜异常等，其中，计量回路异常包括电压、电流互感器二次异常以及计量电压和计量电流回路异常;如果按照异常状态的技术表征，可以分为计量电压异常、计量电流异常、功率因数异常以及线损率异常等。除此之外，电能计量装置异常状态的分类还可以从异常发生的原因来看，这一类型主要包括人为因素和非人为因素两类。
2 电能计量装置异常常见原因分析
由于电能计量装置出现问题而引起的电能计量异常的原因主要包括装置故障、系统干扰以及窃电，其中最常见的原因就是窃电，这也是诸多原因中最重要的一项。
2.1 计量装置故障分析
电能计量装置产生故障的原因通常是因为装置本身的质量较差，加上长期在条件恶劣的环境下运行，从而造成电能表、互感器以及计量回路等设备无法准确完成对电能的计量工作。严重的甚至还会造成装置无法正常运行。一般来说，计量装置故障的形成并不是突然发生的，而是日积月累造成的，故障形成的过程中，给电能计量所造成的误差也随着时间逐渐增加，而装置误差的大小取决于它的设计和制造水平。正常情况下，计量装置本身存在的误差值都是一定的，但是如果装置出现故障，那么势必会增大误差值，从而影响到电能计量的准确性。
2.2 系统干扰分析
由于电力系统中涉及到大量的电子设备和非线性负荷，因此，系统干扰对计量装置所造成的影响也是不可避免的，这些干扰也会在很大程度上引起电能计量装置的计量误差。从我国目前广泛应用的感应式电能表的设计情况来看，其主要是按基波情况考虑的，只能保证在工频附近很窄的频带范围内的工作性能，如果在谐波状态下工作的话，那么就会受到谐波的影响，从而导致计量结果产生较大的误差，一般来说，谐波的次数越多，对计量结果所产生的影响就越来越大。随着电子式电能表应用越来越广泛，谐波对计量结果造成的误差也基本可以忽略不计，并且能够对谐波电能加以正确计量，从而测量出实际的电能值。
2.3 窃电干扰
窃电干扰是造成电能计量装置异常最主要的原因，所谓窃电，就是一些不法分子通过各种途径，想方设法地对电能装置造成破坏，从而导致其在对电能进行计量的时候少计或不计，以此来从中获取经济利益。随着我国电费额度不断增加，这种现象也越来越多，也因此得到了相关部门的高度重视。从我国目前窃电的方式和手段来看，主要包括欠压法窃电、扩差法窃电、机械法窃电以及无表法窃电等几种。
3 结合实例分析电量更正的计算方法
根据造成电能计量异常的原因不同，在对电量进行更正时所采用的计算方法也不尽相同。本文主要针对由电能计量装置接线差错等原因导致的电能计量异常时的电量更正方法进行介绍，以此来为今后电能计量的准确性提供一定的参考依据。
3.1 接线差错引起电能计量异常时的更正方法
在电能计量出现异常的时候，工作人员通过对采取一定的方法对其原因进行确定。当已知造成计量异常的原因是由于接线差错引起的时候，可以采取以下两种方式来对电能计量进行更正。
3.1.1 利用方程求实际消耗电量与错误总电量关系的方法
利用方程求实际消耗电量与错误总量关系首先我们可以假设整个系统的三相电路对称，相关电压为正序，并且确定电流线和电压线二者没有连接错误，同时，假定电压以及电流回路没有出现短路和断路的情况。以上现象都是在正常情况下可能做到的，在这种条件下，无论是电能表的电压端钮还是电流端钮都有很多连接的方式。根据以上内容，由更正系数定义以及功率三角形可以采用以下公式来实现由误接线的总电量求实际消耗电量：
在公式中，Gp、GQ、P正、P误、Wp正、Wp误、Q正、Q误、WQ正以及WQ误分别表示的是有功功率的更正系数、无功功率的更正系数、正确接线情况下的有功电量、错误接线情况下的有功电量、正确接线情况下无功功率的表达式、错误接线情况下的无功功率的表达式、实际消耗无功电量以及错误接线情况下所消耗的无功电量。通过以上公式的计算，我们可以求出实际消耗的电能。
由于电能表的电压端钮和电流端钮有很多种连接的方式，本文主要以其中一种误接线方式为例来进行具体分析。假设一元件电压、电流和二元件电压、电流分别为Uab、-Ia、Ucb、Ic，错误接线情况下的有功电量表达式为：P误=UabI-acos (150°-φ) +UabIacos (30°-φ) =UIsinφ。在公式中，U、I分别表示为线电压和相电流，通过将上述式子分别代入公式(1) (2) (3)，通过计算求出实际消耗电量与错误总电量的关系。
通过此方法我们可以将实际消耗电量与错误总电量的计算步骤总结为以下几点：
首先，要根据系统的实际情况对误接线情况下的有功功率和无功功率的表达式进行计算，并在此基础上求出相关的有功更正系数和无功更正系数。
其次，将已经计算出来的结果代入到其他公式中，根据组成的方程组来求得实际消耗无功电量以及错误接线情况下所消耗的无功电量。
3.1.2 通过分解功率表达式求实际消耗电量与错误总电量关系的方法
通过分解功率表达式求实际消耗电量与错误总电量的关系，首先应该根据误接线的实际情况来求得分相的功率表达式，然后根据计算公式采用三角函数对cosφ、sinφ进行分解，结合分相的功率表达式就可求出实际消耗电量与错误分相电量的关系。各误接线时分相电量可由多功能表中读出。
对于利用这种方法求实际消耗电量与错误总电量关系，本文同样以其中一种误接线方式为例来进行具体分析。比如说某一误接线，接入表计一元件为Uca、Ia，二元件为Uba、Ic，通过对实际情况进行分析，可以得到误接线时候的A、C相功率表达式为：
通过对公式的计算，则能够求实际消耗电量与错误总电量关系，对于这种方法的应用，首先要应该根据误接线的实际情况来求得有功和无功的分相功率表达式，然后根据表达式中所含的角度，将正确有功功率、无功功率表达式展开成与此角度有关的表达式，并且将公式代入到误接线的分相功率中，即可得到正确功率与误接线分相功率的关系式，从而得到实际消耗电量与误接线分相计量电量的关系式。
3.2 高供低计电能表表尾两项电流电压不同项的更正方法
某用户计量电缆更换安装之后，在进行抄表的时候发现该处有功表日均电量为3800kW·h减少到80kW·h，之后现场检查发现该处有功表表尾电流与电压接线不同相，三相元件接线分别为：Ua0·I (同相) 、Uc0·Ib (不同相) 、Ub0·Ic (不同相) ，在这种错误接线情况下，有功表计量电量表达式为：
即三相负荷电流平衡的时候，有功表将停转。无法用理论计算异常计量期间的实际电量，由于该处用电负荷平稳，可通过其前三个月的平均电量计算补收电量。
4 结语
综上所述，随着我国电力系统的不断发展，电能计量异常也必然会得到相关部门的普遍重视。
因此，为了能够从根本上确保电能计量的准确性，相关工作人员必须要对加强电能计量装置日常运行和管理工作，一旦发现问题，应及时采取相应的措施将其解决。
同时，随着我国科学技术的不断发展，相关技术人员还应该针对目前电能计量产生异常的原因，对现有装置进行不断优化与完善，确保电能计量装置的各个部分都在合格范围内安全可靠地运行，从而确保电能计量的准确性。
参考文献
[1]张满.电能计量异常时电量更正的计算方法[J].电工技术, 2006 (09) .
[2]鲍卫东.电能计量装置接线差错时电量计算方法探讨[J].电测与仪表, 2007 (06) .
[3]刘成刚.论述电能计量装置运行异常原因[J].大科技:科技天地, 2011 (02) .
[4]刘云达.对大用户电能计量装置进行改造的探讨[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2008 (07) .
[5]李锐.电能计量装置异常状态分类及原因分析[J].硅谷, 2008 (22) .
基于单片机的蓄电池电量检测系统 篇4
关键词：蓄电池；剩余电量；方法
中图分类号：TM912
文献标识码：A
文章编号：1006－8937(2009)16－0122－02
随着生产力和科学技术的发展，蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为这些设备中最重要的关键系统部件之一。蓄电池剩余电量是用户非常关心的一个问题，因为蓄电池电量的多少直接影响整个供电系统的可靠性。而供电系统的可靠性将决定整个系统能否正常运行。因此及时准确的检测蓄电池剩余电量变得非常重要，而检测方法的研究则很有实际意义。
蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实际可供释放的剩余电量不同；而且随着蓄电池使用时间增加，其电量也将下降。通常用来检测蓄电池电量的方法有多种，比如根据蓄电池的电解液密度来估算剩余电量的密度法，该方法精度较低而且有很大局限性：不适合密封的蓄电池；随着蓄电池使用时间的增加，电极的损坏，更加难以准确推算出剩余电量。同时，这种方法也难以适应目前广泛应用的VRLA蓄电池的在线检测。近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线使用的蓄电池来说，基于单片机的电池电量检测方法对系统产生的影响较小，并且测量精度较高，即使蓄电池电极损坏也能较为准确的检测其电量。
1电池特性
蓄电池所做的有效功是电容量和电压的乘积。蓄电池的电容量是放电电流与放电时间之积。因此蓄电池大特性以电容量、电动势、内阻和放电效率表示，这些参数成为衡量电池性能的主要参数。电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一。电动势与反应物质性质、和有关，也与电解液的温度和浓度有关。
电池的放电电压随放电时间的平稳性表示电压精度的高低。电压随放电时间变化的曲线，称放电曲线。电池工作电压的数值及平稳程度依赖于放电条件。高速率、低温条件下放电时，电池的工作电压将降低，平稳程度下降。图1所示为电池放电过程的电压变化。图1(a)为铅酸电池的放电特性，图1(b)为银锌电池的放电特性。
2BQ2301型单片机检测蓄电池容量的原理介绍及工作流程图
BQ2301是TI系列的专用芯片，为优化铅酸蓄电池的充电性能而设计。它有灵活的脉宽调制调节器，PWM调节器的频率可由外接电容来方便灵活的设定。所以BQ2031能以恒压、恒流或恒流脉冲等方式对蓄电池进行充电。因其采用开关模式设计，使得即使在大电流充电情况下，本身的损耗非常小，对整个工作系统影响很小。
BQ2301内部结构框图如图2所示，从图中可以看出它主要由温度补偿电压基准、通电复位电路、最长充电时间定时器、充电状态控制器、PWM调节器、振荡器和显示控制电路等几部分组成。
当加到Vcc上的电源大于最小允许值时，通电后首先激活电池温度监视器。BQ2301将对加在管脚TS和SNS之间的电压(VTEMP)进行采样，与设定值相比较，以监控温度。如BQ2301发现电池温度超出设定范围(或温度传感器缺失)，则进入充电等待状态。在这种状态下，所有的定时器都停止，充电电流由MOD控制并保持在极低水平上。
当温度在允许的范围时,BQ2301检测是否加有电池。如果管脚BAT和SNS之间的电压(VCELL)在低压关断门限电压(VLCO)和高压关断门限电压(VHCO)之间，BQ2301则认为电池存在，在延时500ms(典型值)后，开始预充电测试过程。如果VCELL小于VLCO或大于VHCO，BQ2301则认为没有接入电池，BQ2301进入故障状态并使管脚MOD保持为低。BQ2301只有在VLCO≤VBAT≤VHCO时才会脱离故障状态。
如果温度在允许范围内并检测到电池后，BQ2301将加在电池组的电压调节为VFLT+0.25V(VFLT为温度补偿浮充电压)，此时BQ2301的监视电流ISNS(充电电流)应升高到ICOND=12MAX／5。如果充电电流在定时器定时期间不能升高到这一水平，BQ2301则进入故障状态，同时使管脚MOD输出变为低电平以关断充电电流并使BQ2301保持这种状态直到一个新的充电周期开始。我们称这个过程为测试过程1。
如果测试过程1顺利通过，则可进行下面的测试，我们称之为测试过程2。此时BQ2301需将电池组的电压升高到VMIN(开始快速充电的最低电压)。如电压在定时期间不能升高到这一水平，系统将进人故障状态。否则将开始快速充电过程。
通过恒压／恒流选择脚和快速充电终止选择脚的不同连接，BQ2301可以采用两阶段恒压限流充电方式、两阶段恒流充电方式和脉冲恒流充电方式这三种快速充电方式。
工作流程图如图3所示：
BQ2301的管脚作用：TMTO(超时时基输入)：输入集的最大充电时间；FLOAT(控制输出)；BAT(电池电压输入)；VCOMP(输入电压环路补偿)：电压环路稳定性；I-COMP(输入电流环路补偿)：稳定现有的环路；IGSEL(电流增益选择输入)：调控电路中的电流；SNS(充电电流)；TS(温度感觉输入)：是一个外部电池温度监测热敏探针。一个外部电阻分压器网络设置上，下限温度阈值。TPWM(梯形波脉宽调制调节时基输入)；LED3／QSEL(电荷选择输出3／电荷调节选择输入)；COM(共同输出)；VSS(系统接地)；VCC(5.0v，±10％功耗)；MOD(电流开关控制输出)；LED1／TSEL(电荷选择输出1／电荷运算选择输入1)；LED2／DSEL(电荷选择输出2／显示选择输入2)。
3硬件电路框图
电路的系统框架见图4所示。
4电路元器件清单
1、12V17AH的小型铅酸免维护蓄电池；2、蓄电池外部接口一对；3、轻触式开关一个；4、显示电量的LED四个(三绿一红)；5、蓄电池及外部接口的联系部分；6、电路板一块。
5电路原理图(见图5)
6PCB电路板实物图(见图6)
7结语
电量计量系统 篇5
电力系统中电气设备寿命都有一定周期性, 各种计量仪器都有一定局限和寿命性, 电气设备性能都有一定时效。根据新颁DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》和《电能计量技术手册》规定:运行中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类机械电能表的轮换周期定为3年, Ⅳ机械电能表的轮换周期定为4年。电子式电能表的轮换周期为5年。到周期按同厂家、同型号抽检10%。Ⅰ、Ⅱ类电能表的修调前检验合格率为100%, Ⅲ类电能表的修调前检验合格率应不低于98%, Ⅳ类电能表的修调前检验合格率为95%。Ⅴ类单宝石的电能表的轮换周期定为5年。
如何保证更换表计或处理表计各类故障时, 这段时间内电量没有受到损失就是本文所解决的问题。通过改良后接线盒进行表计更换或处理表计各类有关故障这段时间内, 非更换或非故障表计都能正常运行, 也就是停电更换表计这段这时间内电量都没有损失。对提高电力系统的供电可靠性, 减少线损都有不可估量的贡献。值得供电部门大力推广, 以至全国、全球。
二、电能表及终端表运行接线原理及更换
1原理:三相三线和三相四线接线盒与电能表、负控终端表在正常运行情况下, 电压互感器输出的二次电压通过接线盒电压端子再经电压连片连接到电能表和终端表的电压线圈 (即图4中电能表和终端表2、5、8号接线端子) , 电能表和终端表电压回路并联。电流互感器输出的二次电流通过接线盒的电流端子连接到电能表和终端表的电流线圈, 电能表和终端表的每相电流回路串联 (以A相电流为例, A相电流互感器二次电流从A411流出, 经过接线盒A相电流端子流入电能表1号接线端, 电流流过电能表电流线圈后从电能表3号接线端流出, 然后流入负控终端表1号接线端, 流过终端表电流线圈后从终端表3号接线端流出, 然后经过接线盒电流端子返回到电流互感器二次回路N411) 。
2更换:三相三线和三相四线接线盒与电能表、负控终端表在更换电能表或负控终端表情况下, 首先通过接线盒把各相电压连片断开 (电压连片LU向下拨) , 并通过接线盒电流连片把电流回路短路 (电流连片LI向右拨) 。由图1可见, 当电压连片断开后, 电能表与负控终端表电压回路同时失压;当电流连片把电流回路短路后, 电能表与负控终端表的电流回路同时失流。导致带负荷更换电能表时负控终端表也停止计量电能, 同理, 带负荷更换负控终端表时电能表也停止计量电能。
3试验接线盒
用于进行电能表现场试验及换表和负荷管理终端的现场试验及接线时, 不致影响计量和用电的专用接线部件。具有带负荷现场校表和带负荷换表功能。
通过接线盒电压连片断开和电流连片短接实现电能计量表计失电进行更换或处理有关各类故障而用户用电没有受到影响。
三、电能计量试验接线盒改良 (三相三线为例)
1通过改进每相电压接线端子结构。把原来每相电压回路一块连片改变为每相多块连片, 从而把每相电压回路由原来一块连片控制回路的通断分开为多路连片分别控制回路的通断 (加装每相电压连片二回路或三回路) 。也就是断开任一路连片不影响其他回路连片供电, 从而达到把每相电压回路分开为多路独立输出的目的, 电压接线端子包括三个模块, 分别是UA、UB、UC (图2中2为UA模块) 。
2增加电流接线端子辅助模块。改进电流回路接线方式和短路连接片连接方式, 达到带负荷更换电能表时终端表能正常计量电能, 或者带负荷更换终端表时电能表也能正常计量电能的目的。电流接线端子包括两个模块, 分别是IA、IC (图2中3为IA模块) 。
3原理。电流互感器输出的二次电流通过接线盒的电流端子连接到电能表和终端表的电流线圈, 电能表和终端表的每相电流回路串联。以A相电流为例, A相电流互感器二次电流从A411流出, 经过改良后接线盒A相12号电流端子后经电流连片16流到11号电流端子再流入电能表1号接线端, 电流流过电能表电流线圈后从电能表3号接线端流出, 然后接入电流接线模块 (图3中电流串联接线端子) , 再经电流接线模块接入负控终端表1号接线端, 流过终端表电流线圈后从终端表3号接线端流出, 然后经过接线盒13号电流端子返回到N411。正常运行时电流连片 (图2中17、18) 在电流模块上位置, 没有与其他端子连接。电压互感器 (以A相电压为例说明) 输出的二次电压A630通过改良后接线盒电压端子再经电压连片9连接到电能表和电压连片10连接到终端表的电压线圈端子 (即图4中电能表和终端表2号接线端子, 其他相5、8端子) 。电能表和终端表此时在电压和电流作用下正常运转, 表计正常计量电能。
四、现场更换表计
带负荷更换三相三线电能表。由图4可见, 更换电能表时首先把接线盒A、B、C三相电压连片9向下拨, 断开电能表三相电压回路, 由于此时A、B、C三相电压连片10在连接状态, 所以负控终端电压正常。
然后通过接线盒A、C二相电流连片17向左拨, 短接12号端子上连接点, 此时电能表的电流回路呈短路状态 (图4中电能表电流回路无箭头表示电流为零) , 但负控终端表电流回路电流不受影响 (图4中负控终端表电流回路用箭头表示电流正常) 。也就是说负控终端表仍然能够正常运行并且计量电能, 而电能表失压、失流, 此时进行更换。
同理, 更换终端表时电能表仍然能够正常运行并且准确计量电能。直至表计更换完成, 也就是表计周期轮换完成, 进行新一轮计量电能。电能表三相三线接线方式带负荷更换负控终端表以及三相四线带负荷更换电能表或负控终端表的原理与以上所述原理一致, 此处不再详述。
结语
通过改良后接线盒实现表计周期轮换, 带电更换电能表或终端表以及处理各类表计故障时电量没有损失, 不管更换表计期间时间长短或熟练程度以及表计改接线都没有关系, 表计在更换期间没有任何电量损失并且计量准确, 实现了表计周期轮换及处理各类故障。通过改良后接线盒减少电量损失, 将线损率提高到新的层次, 值得电力部门大力推广及尽快投入使用并取得更好的效益。
摘要：目前使用的电能计量装置, 其接线方式是, 电压互感器二次回路电压和电流互感器二次回路电流分别经过电能计量接线盒的电压接线端子和电流接线端子接入电能表和负荷管理终端, 使接线盒、电能表以及负荷管理终端的电压回路并联, 电流回路串联。带负荷更换电能表或负荷管理终端时, 必须首先通过电能计量接线盒的电压联板把二次电压回路开路, 通过电能计量接线盒的电流连片把二次电流回路短路, 造成更换电能表时负荷管理终端不能正常计量电能, 更换负荷管理终端时电能表也不能正常计量电能, 也就是更换任一表计时需全部停电进行, 直到更换完成。通电后表计才能正常计量, 导致电能计量表计失压没法计量或更换表计其间而表计失压电量没法正确计量而导致损失。
关键词：运行设备,周期轮换,更换表计,计量准确,减少线损,大力推广
参考文献
[1]王月志.电能计量技术[M].北京:中国电力出版社, 2007.
油田电量集中抄表系统研究 篇6
长期以来, 供电企业电能数据的抄表大都基于电能表的手工作业方式。随着电子、通信技术的发展, 人们在研究新型的抄表系统。用于抄表技术有很多种, 如人工抄表, RS485, 红外和电力线载波等。其中RS485和红外抄表的技术比较成熟, 并且被广泛采用, 但电力线载波抄表在小范围内使用, RS485抄表需要布线。这几种抄表技术在小区、办公场所、小范围可行, 但油田企业的用电用户处在较远的地理范围, 以有线的抄送方式不方便布线, 尤其对于低压分散用户重要的用电设备上, 有线方式需要大量布线, 技术上虽然可行但成本高[1,3]。本文提出一种基于GPRS网络的无线远程抄表系统, 具有布置方便、耗电低、性能稳定可靠等优点。
设计终端电量采集模块、远端处理中心主机。在分散用户安装采集终端模块, 实现电量数据抄收、处理、通信, 远端供电公司设计上位机接收程序, 经GPRS网络接收各分散用户电量信息。远程电量集中抄表系统功能是把安装在各条线路上的电能计量表及主表读数, 在同一时间或人工随机选定的时间抄录下来, 并及时准确的传送到电力销售中心的主控计算机。
2总体方案设计
油田集中抄表系统, 设计GPRS抄表处理中心和无线采集终端模块两部分。抄表处理中心设计安装高性能服务器、网络通信设备, 安装上位机通信软件, 配置WWW服务器, 用于对油田各分散用户和集中用户电量信息的采集、处理和分析, 随时处理终端模块的告警、故障等信息。通信网对于分散用户采用GPRS无线通信网络。
3终端模块硬件设计
3.1 硬件结构
无线采集终端由单片机系统、无线数传模块、通信接口模块等组成。终端包括一块电量计量专用芯片CS5460、一块SIEMENS公司生产的MC35无线数传模块、一块ATMEL公司的AT89S55单片机。计量芯片用来进行交流供电掉电检测, GSM模块用来实现无线数据接收与发送, 单片机用来进行数据采集作一些相应的控制处理2。
3.2 电量计量接口
CS5460是具有能量计算引擎的CMOS单片功率测量芯片。输入电流信号经过一个可编程增益放大器, 进入Δ∑调制器和高速数字滤波器, 电压信号则经过固定增益放大器进入Δ∑调制器和数字滤波器, 两个滤波器的字输出速率可程控, 其输出速率为 (MCLK/K) /1024[4,5]。经过滤波器输出的即是电流、电压的瞬时值, 相乘就得到功率的瞬时值, 每得到一次瞬时值就是完成一次转换。电流、电压的瞬时值经过高通滤波器滤掉直流成分后, 运算得到IRMS、VRMS和电能值。每个IRMS、VRMS和电能值的计算周期需要经过N次转换, 因此电能的计算周期为 (MCLK/K) /1024×N。即有效值采样周期是瞬时值采样周期的N倍。所有这些数据由串行接口和单片机进行数据交换。
3.3 GPRS通信模块
系统为了实现GPRS通信, 完成油田分散用户电量信息采集功能, 设计采用MC35i模块, 完成相应的电路。MC35i是Siemens公司推出的新一代无线通信GPRS模块, 可以实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务。模块支持AT命令集, 文本和PDU模式的短消息。
4软件系统
系统设计下位机即采集模块的软件以及上位机即主站系统软件。采集模块完成电量信息采集、转换与传输功能。主站系统主要实现远程读表、告警、数据维护以及存储等功能。以下几部分组成:主程序模块、数据采集及计算模块、显示模块及通讯模块。主程序首先完成系统的初始化, 包括系统的自检、CS5460工作方式的设置、时钟芯片的设置及主菜单显示等工作, 然后进入系统主循环程序段。主站系统软件主要包括数据处理、查询统计两大部分组成。数据处理有:远程读取模块、数据存储模块、告警存储模块及组态配置模块;查询统计模块包括数据查询模块、统计分析模块、数据维护模块及用户维护模块。
5结论
系统运行在辽河油田远程电量采集环境中, GPRS通信方式具有更高的实时性和可靠性。采用GPRS方式, 布线工作量小, 数据采集、传递迅速从现场的实际运行情况可以看出, 利用GPRS网络进行电力大客户服自动抄表有着良好的市场前景。
参考文献
[1]卢伟, 潘炼.智能楼宇无线抄表系统的设计[J].计算机测量与控制.2012, 20 (5) :1439～1441
[2]雷学丽.GPRS技术在集中式自动抄表系统中的应用[J].电力系统保护与控制.2009, 37 (24) :184～187
[3]高强, 张保航.用户端电能管理系统的研究现状与发展趋势[J].电力系统保护与控制.2012, 40 (7) :148～152
[4]兰少华, 杨余旺, 吕建勇.TCP/IP网络与协议[M].北京:清华大学出版社, 2006
孤网变频系统电量频率跟踪方法 篇7
某新型电气节能系统孤网运行时, 通过调整频率来改变风机及泵类负荷的转速, 以达到节能降耗的目的。该系统为不接地系统, 孤网运行时频率变化范围为35~50Hz。目前, 国内现有小电流接地检测装置在技术上均不能满足非工频系统的要求。为了保证该系统的安全运行, 解决变频下发生单相接地故障时无法准确判定接地位置的问题, 需要研究孤网变频系统电量频率跟踪方法, 进行接地电流计算。
目前, 频率跟踪算法中过零点检测和计算周波数是最为简单和常见的方法。另外, 离线傅里叶变换、最小二乘法及Kalman滤波是很成熟的数字信号处理技术, 也可用于频率测量[1,2,3,4,5]。但是, 在频率跟踪中仍会遇到问题:噪声干扰, 在实际过零点附近存在波动, 出现多个假过零点, 导致频率测量误差;高次谐波的影响, 系统信号中往往含有高次谐波, 导致过零点与基波过零点出现偏差, 影响频率测量。
1 电量频率跟踪方法原理
本文提出的孤网变频系统电量频率跟踪方法的主要原理包括基波分量提取、过零点检测和频率计算。
1.1 基波分量提取
设初始信号为x (t) , 则有:
式中, C为基波分量幅值;ω为基波分量角速度;φ为初相位;R (t) 为高次谐波和均值为零的白噪声信号组成。
若基波分量角速度ω未知, 假设其为ωa, 则得到傅里叶系数X为:
式中, A、B分别为傅里叶变换的正、余弦分量;ωa为傅里叶系数中的角频率;m为假设频率中一个周期的采样点数;Ta=2π/ωa;xn表示第n个采样点。
假设采集系统的采样率fs=m/Ta=1/Ts (Ts为采样间隔) , 则在离散傅里叶序列中, 基波分量的频率可用采样间隔和基波分量一个周期内的采样点表示, 即1/ (采样间隔×采样点数) 。待测信号的基波分量cosine和sine, 即A和B, 是时间的周期函数, 且A (t) 和B (t) 是待测信号频率f的正交周期函数。
cosine基波分量表达式为:
式中, n为采样点位置;m为一个周期内的采样点数;xn是对应的采样点值;α为ωaTa/m, 对于余弦基波分量, ωaTa=2πfaTa。
1.2 过零点检测
过零点, 如从正半轴到负半轴, 指上个周期中最后一个采样点为正值Ap, 下个周期第一个采样点为负值An, 如图1所示。在过零点区域, cosine函数用线性函数表示为:
式 (4) 可变形为:
当基波分量经过过零点时, 从正半周到负半周, P表示下个周期的第一个采样点;在下个过零点处, 从负半轴到正半轴, K表示前个周期的最后一个点, P表示下个周期的第一个点, 所有介于An和Ap间的采用点等于1, 同一时刻P+K的值永远等于1, 其中P<1, K<1。
1.3 频率计算
根据过零点检测得到的一个周期内的采样点个数, 通过统计M个周期内的平均样本数, 计算基波分量的频率。MA表示M个周期的采样点数, 每个周期内采样点数为:
M个周期的平均采样点数为:
基波信号的频率f为:
式中, fa为假设基波分量的频率;m为基波分量一个周期内的采样点数。
根据式 (8) , 计算基波信号的频率f, 即得到待测信号的频率。
2 仿真试验及测试结果
利用MATLAB进行算法效果仿真试验和测试, 主要测试内容包括基波分量提取和频率跟踪。
2.1 基波分量提取
从含有高次谐波 (3次和5次) 的信号中提取基波分量, 如图2所示, 其中3次、5次谐波的幅值分别是基波幅值的0.3倍和0.1倍。从图1中可以看出本文采用的基波提取方法, 能正常提取基波波形。在基波信号中加入信噪比 (SNR) 为10的白噪声后, 提取的基波分量如图3所示。本文的方法能有效提取基波信号, 说明本方法具有较强的抗白噪声干扰的能力。
2.2 频率跟踪试验结果
根据非工频系统频率运行工况, 假设1s内信号频率按50、47、44、41Hz等时间间隔变化。利用本文提出的频率跟踪算法对上述信号进行频率跟踪, 结果如图4所示。
由图4可知, 频率跟踪算法能准确跟踪频率, 且基本没有延迟, 在4个工频周期内就可跟踪上频率。
3 结束语
本文根据孤网非工频系统的频率特征, 提出了孤网变频系统电量频率跟踪方法, 该方法主要分为基波提取、过零点检测和频率计算。该方法具有一定的滤波作用, 且不受初始相位的影响, 改进了过零点的选取方法, 即根据过零点正半轴最后一个采样点和负半轴第一个采样点的乘积关系来确定过零点处的两个采样点。试验结果显示, 本文提出的算法具有较高的鲁棒性, 跟踪频率范围较宽, 在假设频率为50Hz时, 信号频率从20~100Hz均能正常跟踪, 同时该算法实现简单, 测量精度达到要求, 具有较高的抗噪声干扰能力。
参考文献
[1]郭颖娜, 傅周兴.交流采样的频率测量及跟踪锁相方法的实现[J].自动化与仪器仪表, 2002 (3) :20-22
[2]曾院辉, 李延新.一种软件频率跟踪方法[J].电力系统自动化, 2005 (21) :96-98
[3]高保卫, 程红, 高毓麟.交流采样中的一种频率跟踪测量方法[J].煤矿自动化, 1998 (4) :27, 28
[4]I.Sadinezhad, M.Joorabian, A novel frequency tracking method based on complex adaptive linear neural network state vector in power systems[J].Electric Power Systems Research, Volume 79, Issue 8, August 2009, 1216-1225
电量计量系统 篇8
随着宜昌公司电子企业的加快建设, EMS/SCADA系统和TMR系统相继投入实用化运行, 为电能计量管理提供了基础数据。其中EMS/SCADA系统通过对负荷的积分计算可以得到积分电量, TMR系统实现了对变电站电能表电量数据的采集、存储、计算, 利用积分电量和表底电量进行综合比较, 提高计量消缺预警的准确性, 提高电能计量管理水平是非常切实可行的。
宜昌供电公司变电站比对报警系统 (以下简称:比对系统) 可以充分利用EMS/SCADA系统和TMR系统的网络和数据, 在线实现积分电量和表底电量的“双值比对”, 实现全方位的计量运行监视, 建成综合性、智能型电量异动监视系统, 为计量消缺提供全面的技术支持, 从而达到提高计量管理工作效率和管理科学化的目的。
2、系统结构
2.1 硬件结构图, 见图1。
系统作为电量高级应用的一部分, 充分利用EMS/SCADA系统和TMR系统的资源, 在Ⅲ区设置PI数据库存储系统数据 (可以采用电量系统的WEB数据库服务器) , 在Ⅲ区设置一台PC计算机作为接口、维护、应用专用工作站。并提供独立的软件模块, 运行在专用工作站上, 全面实现参数维护、与EMS/SCADA系统接口、电量对比报警、电量对比查询等功能。
系统还提供通过浏览器查询比对结果, 供班组查询, 数据以表格和曲线两种方式展示。
系统建设需要EMS/SCADA系统和TMR系统全面的技术支持。
2.2 软件结构图, 见图2。
3、技术目标
电能表远程报警比对系统是根据电能计量实用化建设要求, 在已有的基础上继续拓展功能与应用的网络软件平台。该网络软件平台作为PI/SCADA系统中的一个高级应用模块, 通过对采集数据的分析和处理, 给出变电所电能表设备准实时运行状态评价和异常电能计量装置的决策解决方案。应具备数据获取、数据处理、监测预警、状态评价、状态诊断、决策建议等功能。
电能表远程报警比对系统在继续沿用原先系统的功能上还应加入如下功能, 充实系统应用以满足系统实用化建设要求。
3.1 变电所平衡概念:建立变电所进线母线、主变、出线母线、出线系统模型, 当出线的判据不满足要求, 发生报警时, 自动升级为上一个层次的母线平衡判断 (既出线母线平衡判断) , 以此类推, 直至满足判据, 不报警且停止判断, 无需提示电能表存在问题。变电所的最高判断级别为进线母线, 若在最高一级电能量平衡存在问题, 则认为超过判据的电能表存在问题, 流程如图3所示。
3.2 引入小负荷概念:为了区分表底电量为零的情况是否正常, 同时为了减少系统误报警的概率, 我们应当建立一个小负荷的概念, 当表底电量为一个极小值且积分电量小于一个既定的数值时, 终止比对率超界判断, 认为属正常该情况, 系统不报警。
3.3 引入表计状态参数:建立状态参数与电能表实际运行模型。由于电能表在其运行中会向ERTU传达自己的运行状态 (如失流、断相等) , 同时ERTU接到电表运行状态后, 又会把这电表状态传到调度。因此系统引入表计状态参数后, 对于表底电量为零的情况就很容易做出分析和判断, 下表就引入表计状态参数和电量采集系统通讯参数作为报警的判断依据。
通过上表就可以看出, 在引入一个表计状态的时候, 精确了系统对报警的判断内容, 之前只要是超过比对率就会笼统地产生报警信息, 而通过上表我们不难发现, 在引入表计状态参数后, 只有原来3/4的是需要进行预警的, 而触发这3/4的报警事件的条件是各不相同的。
由于在现场实际运行表底电量、积分电量、表计状态等信息众多, 因此需要建立相应的数据模型作为系统精确判定结果的依据。
3.4 增加状态检修预警提示功能:为了充分利用系统数据, 给出电能表预警信息, 因此需要增加状态检修预警提示功能。状态检修的状态检修预警提示功能设想通过比对率的斜率实现。当日起连续两天的比对率超过预先设定的数值时系统自动生成预警信息, 提示电能表状态异常。
3.5 增加系统接口, 可实现比对系统内任意级别所有数据和比对结果的调用。
3.6 由于报、预警信息种类众多, 对于使用来说可能混淆其真正的报警原因, 因此需要在报、预警界面显示产生报、预警的判据, 并同时通过策略模型给出产生异常的决策 (解决) 建议。
3.7 在主界面上显示当日的报、预警信息并可直接切换至某日浏览历史日期的报、预警信息。
3.8 所有的报警判据需要能够手动调整其判据数值 (如需要的话) 并有功能开关。
4、技术实施
4.1 变电所平衡概念
目前采用的方式是:在查看每个表计的积分电量和表底电量比对数据时, 可以从表格记录中查看到该表计参与的母线、主变平衡情况。提供了母线平衡开关, 即如果参与母线平衡, 则该条母线上所有表计都默认是正常的, 不报警。
为了更好地过滤表计非故障误报的报警记录, 建立变电所进线母线、主变、出线母线、出线系统模型, 当出线的判据不满足要求, 发生报警时, 自动升级为上一个层次的母线平衡判断 (既出线母线平衡判断) , 以此类推, 直至满足判据, 不报警且停止判断, 无需提示电能表存在问题。
要按此方法实现准确找出报警点, 需要从以下步骤开始实施:
4.1.1 比对表计的日积分电量和日表底电量, 如果比对超限, 则转入下一判断条件。
4.1.2 比对报警系统需从电量系统中获取所有母线、主变数据。
4.1.3 比对该表计所参与母线是否平衡, 如不平衡则转入下一判断条件。
4.1.4 查找到该表计所在主变的变损是否超限, 如超限则转入下一判断条件。
4.1.5 查找到该表计所在主变上一层母线是否超限, 如超限则报警。
实现该功能的关键是构建一个流程化、快速化的条件判断过程, 需要一种更清晰、更规范的程序处理过程。目前在主控界面上显示的报警记录, 首先判断是否比对率超限, 如果有超限的表计, 再根据所设置的多个开关组合判断, 比如母线是否平衡、小电量、表底电量或积分电量为零等, 过滤掉正常的表计, 最后形成应该报警的记录。该过程显得比较零散, 不能准确判断是那个条件未通过而产生的报警。
按照系统建设要求, 应该把所有涉及的判断条件整理成一个判断流程, 在保证诊断准确的前提下, 提高报警事件生成速度。应该把母线、主变这个判断开关单独提取出来, 作为报警判断条件的主要考察因素, 不设置母线判断开关随意控制该判断条件, 默认母线主变等对象平衡的情况下其所涉及的表计没有问题。随后的其他开关, 包括小负荷、电表事件等, 可以做为辅助判断条件。
流程图如下:
4.2 引入小负荷概念
系统提供一个小负荷判断开关, 如果日积分电量或日表底电量小于某个值 (该值可以人为设定) , 则不进行比较, 判断为合格。
参数参考设置界面如下:
4.3 增加状态检修预警提示功能
状态检修的状态检修预警提示功能设想通过比对率的斜率实现。当日起连续两天的比对率超过预先设定的数值时系统自动生成预警信息, 提示电能表状态异常。
目前提供了多日比对功能、多日连续超限报警功能, 系统增加状态检修预警提示功能, 可以采用表格浏览方式展示在用户面前。
示意界面如下:
4.4 显示产生报、预警的判据
比对系统提供表格形式的数据报警原因查询, 该信息跟随比对数据, 一起展示。或采用图形方式标识每个步骤的条件比较结果。
4.5 所有的报警判据能够手动调整并有功能开关
比对系统规整参数设置界面, 主要提供包括比对率限值、功能开关、对应关系对应设置等参数的设置。示例如下:
4.6 母线平衡分析报警软件
自动计算母线对象平衡率, 一旦发现超标, 将自动比对表码电量与积分电量, 将超过比例的计量点进行自动报警。
设定报警母线对象、设定报警上下限, 系统将自动计算分析母线不平衡率值, 同时根据计算公式并按照规则自动查找疑似错误点, 并将疑似错误点报警输出。
4.7 主变平衡分析报警软件
自动计算主变对象平衡率, 一旦发现超标, 将自动比对表码电量与积分电量, 将超过比例的计量点进行自动报警。
设定报警主变对象、设定报警上下限, 系统将自动计算分析主变变损率值, 同时根据计算公式并按照规则自动查找疑似错误点, 并将疑似错误点报警输出。
5、结语
宜昌供电公司变电站比对报警系统的建立将大大提高电网科学调度水平及电量统计系统的准确可靠性, 为宜昌电网的均衡发展提供有力的技术支持。比对系统采用科学严谨的计算方式, 特别增加了对电量平衡的报警功能, 在电力生产中具有实际意义。
参考文献
[1]陈捷东.电能计量装置失压后电量追补新方法
[2]李永宏.三相三线有功电能表失压电量追补速查
电量计量系统 篇9
关键词：ZigBee通讯技术,GPRS网络,电量采集分析
0 引言
随着物联网、无线传感器网络以及无线通信技术的高速发展,各行各业都在实现自动化和智能化,人们家居生活条件的智能化水平也越来越高。电力系统也走上了信息化发展道路,传统的电量采集方式劳动强度大、效率低,实时性差。国内比较流行的利用现场总线的方式布线难,后期调试和维护不方便[1]。低成本、低功耗、自组网是紫峰ZigBee的主要优势,通用分组无线服务技术GPRS是目前成熟的技术,具有实时性好、传输率大、效率高、数据传输可靠性好的特点,两者有效结合可以实现电量采集的智能化,监控中心可对采集的电量做统计分析,为制定节能方案和电价提供可靠的数据支持。
1 系统总体架构
无线电量采集及分析系统主要由电能表、采集器、集中器、上位机、数据库服务器,以及连接设备的数据通信方式组成,形成一个物物相连的互联网。其组成结构如图1所示。采集器与电表采用RS485方式实现电量采集[2]。集中器是整个系统数据交换的地方,采用GPRS和ZigBee相结合方式[3]。集中器与采集器采用星型拓扑结构,通过ZigBee传感网络进行链接还可外加路由器扩展其通信距离,通过GPRS技术完成2个网络之间的数据转换,并将数据传输到上位机。上位机可以调用集中器传输进来的数据,并向集中器发出各种操作控制指令,设置各种采集参数,同时对电量进行统计学分析、查询、计价、存储等处理。
2 系统硬件设计
2.1 核心器件的选型
物联网中广泛应用的无线射频芯片CC2530是真正的卡上系统解决方案,是该系统中各个设备的CPU和无线模块的结合[4]。TI公司的CC2530是一颗真正的系统芯片CMOS解决方案。该芯片是基于IEEE802.15.4标准的2.4GHZDSSS的射频收发器,并结合了一颗工业级小巧高效的8051内核控制器,8KBRAM和256KB闪存,收发波特率达到250 kb/s。CC2530在发射和接收模式下,电流的损耗分别为25mA和27mA[5]。CC2530具有休眠模式和转换到主动模式的超短时间特性,对于在无线电量采集要求电池寿命比较长的应用场合很合适。本设计选择的GPRS模块是华为GTM900C模块,GTM900C采用AT指令集进行数据收发,利用U ART接口与外部CPU实现通信,GPRS的传输速率可达到11 skb/s～171.2kb/s,主要实现无线收发、基带处理等功能,按键、液晶显示等外设由外部CPU进行控制,性能稳定,性价比高,能满足本系统的工作需求。
2.2 采集及传输终端硬件设计
由于国家电网对各地区用电进行了改造,将原有的机械表更换为电子式电表,而该类电表带有RS485接口,典型代表有DDZY150型单相远程智能电能表,如图2所示。电子电能表采用RS-485标准串行接口与采集模块进行通信,采集器与集中器都是基于CC2530的ZigBee模块,如图3所示。RS-485标准采用平衡发送、差分式接收的数据收发器来驱动总线,这种通道能有效克服共模干扰,抑制线路噪声[6]。RS485通信传输长度在1 000m,在一个通道上可进行半双工通信,所以只需两根线就能完成双向通信,很方便地构成一点对多点通信网络。
在系统中,采集器主要完成电量采集的工作,在ZigBee网络中作为终端节点,一方面与集中器上行通信,向集中器传送采集的电量,另一方面与电表进行下行通信,从表节点实时或定时的收集电量数据,并对这些数据进行处理。采集器由主控芯片CC2530,RS485通信模块、电源模块、复位模块等组成,其结构如图4所示。集中器是整个系统的核心,也是采集器与上位机之间的桥梁。集中器作为ZigBee网络中的协调器,具备有组网功能,并可以有效管理网络中的终端节点[7]。集中器和采集器内部核心电路基本相同,只是扩展了不同的外设,集中器只在采集器结构的基础上增加了GPRS模块,为保证GPRS模块与上位机的有效通信,MCU需要通过GPRS模块向上位机发送应答信号,在应答失败时及时重新与上位机进行GPRS通信连接。
3 系统软件设计
3.1 通信软件设计
通信软件是基于Z-Stack协议栈进行的,其开发环境为Atmel的IAR7.5,具有兼容完全标准C、代码高效等特征,主要对采集终端和集中器进行管理。本系统结合了GPRS和ZigBee技术,具备长距离命令控制、自组网络、集中器定时实时采集、上位机统计分析等功能。该软件主要通过对ZigBee网络通信协议栈操作完成数据的采集和接收,均包括初始化、发射和接收程序设计[8]。基于Z-Stack协议栈,控制终端的ZigBee模块作为无线网络设备中的协调器自动完成网络组建,当然组网之前也要完成各节点自身的各项初始化、地址配置和节点间的绑定,组建一个完整的ZigBee网络包括2个步骤:网络初始化;节点加入网络。其中节点加入网络又包括2个步骤:通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网,各个安装在电表设备上的ZigBee模块作为终端节点通过绑定方式加入网络,并进行初始化、数据传输、处理任务事件消息等。
3.1.1 采集终端软件设计
采集终端软件能够实现的主要功能是将终端设备加入到ZigBee的局域网络中去,读/写电表的数据,能够接收ZigBee网络上端传来的数据和指令,然后根据指令去操作电表。若是作为一个路由节点加入整个网络的,还应具备路由功能,可以为其他终端转发数据,系统程序软件执行是一个无限循环,对于这个循环,只处理硬件中断一种事情。流程从加入网络开始,当终端节点被唤醒后,调用加入网络程序,如果加入网络不成功则成为孤立节点;当入网成功整个网络开始工作后,上位机捕获包括通信模块在内所有CC2530模块的16位短网络地址,把IEEE物理地址和网络短地址的对应关系更新到上位机的数据库中,通信模块根据网络短地址发送命令给对应测量节点的CC2530芯片,即等待网络数据仪表采集命令,采集到数据以后,发出数据,等待接受确认应答信息,当等待时间超过限定值时重新采集数据并重新发送;在最大等待时间内接收到确认应答响应消息,即发送成功。节点工作流程如图5所示。
3.1.2 集中器软件设计
集中器具有网关的作用,同时还要完成与WEB服务器之间的通信[9]。由于集中器通常采用直流电源供电,可长时间处于工作模式。启动系统,然后初始化所有硬件和软件,并组建以自己为协调器的网络,一个网络只能有一个协调器,初始化网络的深度等网络相关的信息然后定时发送信标帧;进入中断循环轮询检测和处理过程,检测是否有中断信息的到来,若是来自网络某一节点发送的数据中断,则对此数据进行处理,然后发送到GPRS模块,通过GPRS公网发送到上位机远程服务器端,并且给网络中源节点应答信息。如果这个中断是来自网络中管理端的中断,例如一个节点申请加入到整个网络中,则根据网络的容量,给出相应的应答信息发送给此节点[10]。其软件工作流程如图6所示。
3.2 上位机软件的设计
上位机软件将采集到的电表数据进行分析、汇总、制表等,功能强大,为电力部门提供了很大方便,采用VisualStudio2010C++语言编写,软件的数据库采用高性能SQLServer2000。通过上位机软件对采集控制装置进行电表数据采集时,先进行对被操作电表表地址的设置,设置完毕后,还需要设置定时采集电表数据时的间隔时间与每月上传采集数据的时间等抄表参数。软件主要包括系统维护、用户管理、抄表设置、查询统计4大部分。上位机软件界面如图7所示。系统维护选项主要包含对上位机系统时钟校正、电费调整等。用户管理主要包含对主控方操作员的号码及访问权限的设置、用户的档案管理与查询内容等[11];通过抄表设置选项可以设置定时采集电表数据的时间间隔并可以对采集控制装置进行核对;通过查询统计主要对某一时段内的历史查询信息包括表底、时段数据、瞬时电量等。
4 结语