三相多功能电能表技术发展的现状与展望
时间:2013-12-06 09:21来源: 作者:鄂电电力 点击:
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三相多功能电能表技术发展的现状与展望 |
2003年以来，也就是中国的城市和农村电网进行大规模改造、建设之后，电力系统对三相多功能表的需求量迅速增长， 2004年产量估计约70万台，以不足全国电能表总产量1%的份额，创造11%的电能表总产值。由此，国际、国内电表企业纷纷看好商机，抓紧新技术开发，不断推出三相多功能表的新产品，以满足电能表市场的应用需求。
与传统的机械表相比，采用电子计量原理的三相多功能表，具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。从总体评价，三相多功能表还是稳态电力负荷计量产品，由于其应用领域扩大，电力系统对电表不断提出新的技术要求。现有的三相多功能表性能和品质，都不能完全适应电力系统的需求。因此，如何正确把握产品技术发展趋势，改进产品设计，将三相多功能表技术水准推向一个新的高度，无疑是电表行业和电力系统共同关注的课题。
一、引进的三相多功能电能表新技术
引进的三相多功能表新技术，代表目前国际上电能表技术的最高水平：
1、高精度、长寿命计量
·准确度为0.1%的有功电能计量，超过IEC在线计量的最高准确度要求，其误差曲线的带宽为+/-0.05%；
· 0. 2 S级三相基波表，具有分相的2—50次谐波有功功率计量；
·0.2S级长寿命的电网关口表，具有电能质量计量模块。
2、高速率、实时测量
·交流采样速率为256点/周波，记录周期最短为10毫秒；
·电能质量计量：63次谐波、电压闪变、故障录波78微秒的瞬变，供电可靠性指标的记录为99.9999999%。
3、开放式、高速率通信技术应用
·开放式通信协议IEC62056-61/62/53/46/42，抄表、费率、负荷控制数据交换；
·互联网通信，自动发送E-mail报警信号、系统运行状态刷新、数据记录，通过以太网连接到某些国际知名的电量计费系统的关口表，Web服务器可直接读取电表各种实际数据、电能质量参数，无需任何专用软件。
4、三相电能计量专用芯片
·采用低频滤波法计量谐波无功功率的三相计量芯片，高位∑-△A/D，负荷动态范围1000：1，线性度0.1%，具有温度测量功能，片上接口可直接与微分电流互感器连接；
·精度优于0.1%的三相SOC单芯片，21位2阶∑-△A/D，32位可编程的电能量计算引擎，负荷动态范围2000 ：1，片内集成：高速8051单片机、硬实时钟、LCD驱动电路、看门狗电路、定时器、多种存储器、多种通信接口等。
5、谐波功率电能计量标准
·在欧洲：三相0.01级标准表，具有谐波功率计量功能；建立起谐波有功功率、谐波视在功率的计量传递标准；
·在美国：电能表自动校准系统，在任意波形谐波总含量30%以下，计量准确度为+/-0.005%—0.05%；高精度三相标准表，在功率因数低于0.5（60°—90°），计量准确度为+/-0.02%/功率因数；电能功率标准源，提供七种非正弦信号的无功功率计算方法。
需要指出：尽管IT产业新技术的应用，推动了进口电能表技术的快速发展，但是现在进口的在线电能表产品技术不规范，0.1级电能表、任意波形功率和电能计量、0—360°计量等关注的问题正在探索，电能表误差稳定性、可靠性指标尚未量化，器件损坏、数据丢失、自检有误的情况时有发生，这些情况说明进口电能表技术走向成熟还有一个很长的过程。
二、国产三相多功能电能表新技术
国产电子式三相多功能表技术开发起步较晚，近几年，注重吸收国际计量技术与管理经验，强化自主开发，取得了许多新的技术成果：
1、三相多功能表
·0.2S级有功功率计量，16位∑-△A/D，160M IPS的DSP，交流采样速率256点/周波，运行和备用两套费率时段，负荷曲线记录和容量为4M字节的存储器，宽电源电压范围，互感器合成误差补偿，变压器铜损、铁损计算；
· 0.5S级三相基波有功表；
· 采用三相SOC单芯片或三相有功、无功计量芯片的低端三相多功能表设计，从技术上适应电表量大、面广的市场需求；
·高压电能表，采用电子式传感器，悬浮式电源设计，有功电能计量准确度为0.5级，用于10千伏中压电网直接计量电能量。
2、谐波功率、电能计量
·三相谐波表，有功功率计量0.2S级，无功功率计量0.5S级，高准确度的基波和谐波有功电能计量，采用实时积分法计算总有功电能，通过FFT算法，提供基波、谐波电能量和谐波功率方向；
·冲击负荷电能计量理论与算法，应用广义功率理论，定义任意波形的单相电路和三相电路的功率，应用正弦电路功率理论、传统非正弦电路功率理论和广义功率理论进行冲击负荷的有功、无功、视在、畸变、三相不对称功率电能的计算；
·基于IIR型Hilbert数字滤波法的谐波无功功率的测量，Hilbert数字滤波器具有优越的频率响应特性，数值计算简单，经计算的谐波无功功率，与仿真实验结果只差0.02%；
·谐波有功功率潮流分析方法，经研究指出：FFT理论具有局限性，实际的电力负荷，除基波和整数倍频成份外，尚有间谐波存在，需要开发电能表新的算法。
3、三相电能计量专用芯片
·具有基波/谐波电能计量的三相多功能计量芯片，16位∑-△A/D、24位DSP，负荷动态范围1000:1，线性度0.1%，测量带宽21次谐波，集成温度传感器；
·采用Hilbert数字滤波器计量谐波无功功率的三相计量芯片；
·采用数字并行算法和降低晶振频率技术的低功耗三相有功功率计量芯片。
4、基于GPRS通信网的用电需求侧管理系统及其终端
·该系统具有远程抄表、用电异常信息报警、电能质量检测、线损分析、无功电压管理和电力负荷控制管理等功能，系统指标为：并发数据量不小5万采集点，一次采通率不小于95%，二次采通率不小于99.5%，遥测合格率大于98%，对时精度小于100毫秒。
5、关口表远程校准系统
该系统由多路关口表的测量、校准回路和计算机通信网络构成，就是将高精度三相标准表置于变电站内环境条件符合要求的场所，被测电流的变换是通过计量电流互感器的二次回路接入0.02级、5/0.5A的中间互感器，标准表和关口表的三相接线方式和有功、无功计量方式是通过工控机指令切换，关口表的实时误差通过专用信道送至系统主站，整个系统误差为0.1%。
6、电能质量和电能计量标准
·准确度为0.02%的数字式三相标准表，四象限测量，多种无功功率计量方式，谐波和基波有功功率计量，50次谐波分析，三相不对称测量；
·电力系统的正弦无功功率计量标准，它以电流比较仪技术为基础，通过基本电学参量溯源，正弦无功 功率计量的扩展不确定度为75×10-6； |
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