[实用新型]弱输入型智能电表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能电表，属于电力系统计量仪表技术领域。

背景技术

随着技术的发展，数字化变电站采用了电子式互感器等非常规互感器，其输出形式为遵循《IEC60044-7-1999互感器第7部分电子式电压互感器》、《IEC60044-8-2002互感器第8部分电子式电流互感器》标准的模拟小信号；同时变电站智能化改造中未及替换的低压传统互感器，以及一些与低压智能合并单元匹配的低压电子式互感器，其输出的弱信号也未完全遵循<<Q-GDW424-2010电子式电流互感器技术规范>>等相关标准；这些模拟小信号和弱输出信号，相对于传统依靠能量传递信息的电流电压信号而言，具有低电压低功率的特征，对于接收单元而言，都视为弱输入信号。目前国内外均提出，如何直接就地安装表计对弱输入信号进行计量的问题；考虑到这类电能表与电子式互感器等非常规互感器相配合，用于智能化变电站等智能化场站，对弱输入信号进行计量的电能表还应具备智能化特性，满足智能变电站对智能设备的要求；同时作为一款计量产品也应符合国家计量法规体系的相关要求。

国内外未见对弱输入信号进行计量处理的相关智能设备报道，在此分电能计量技术和智能化特性分别进行探讨；

1）电能计量技术方案

目前典型的电能计量方案有如下几种：

A）单片机（或可编程器件等主控单元）+AD（AD:模数转换芯片）

前端经电压隔离变压器、电流隔离变压器，分别把输入电压通道、电流通道信号变成电压信号；或者用高精度电阻分压来获取电压信号；通过经过滤波、阻抗匹配等处理以后，输入到AD芯片，采样获得离散数据，发送给单片机或者可编程器件等主控单元,然后主控单元对数据进行处理，获得信号有效值、计量线路的电能量等。

B）单片机（或可编程器件等主控单元）+专用计量芯片

前端输入电流通道、电压通道信号，被隔离变压器或者电阻变换成电压信号，经过滤波、叠加偏置电压、阻抗匹配等处理以后，输入到专门的计量芯片，其根据主控单元下达的相关设置值，对信号进行采样计算,并输出信号有效值、计量线路的电能量等到主控单元；同时主控单元还负责校正计量芯片的偏差；

C）数字采样值输入接口+CPU（或DSP）

这是最近出现的智能变电站中电能表所采用的一种计量方式，电能表通过数字采样值输入接口，接收被计量线路所属、符合IEC61850.9-1/9-2/9-2LE等规范的采样值数据帧，获取一定采样率的离散采样值，然后通过CPU或DSP对采样点进行计算，获得计量线路电压电流有效值、电能量值等需要的信息。

2）智能计量设备

目前应用比较多的智能计量设备是智能变电站电能表，其至少具有以下特征：

A）含有光纤以太网口，可接入IEC61850.9-1/9-2/9-2LE采样值传输网络；B）含有RJ45以太网口，可接入IEC61850.8-1所描述的MMS通讯网络：

C）电能量值基于IEC61850标准的描述建模，具有良好的互操作性，满足和电能主站、变电站后台等其它IED交互。

现阶段，国内外对弱输入信号一般采用第一种方案进行采集，获取输入信号的相位有效值等；国内外未见对弱输入信号进行计量处理的相关产品报道。

目前在国内智能变电站中，智能计量设备智能变电站电能表应用比较广泛，但是也存在几处不足：

1)基于网络传输数据特性，存在数据丢点，报文传输延迟，网络风暴，长期运行的可靠性等问题；但是目前数字化智能电表没有统一的规范和检定规程，现阶段对数字化智能电表的检定，一般在GB-T17215.211、GB-T17215.322基础上进行，但要求并不明确，使得计量主管部门和用户存在疑惑；

2)区别于传统电能表，智能变电站电能表安装施工维护较为复杂，需要现场配置对应信道的MAC地址，采样通道号等环节，并在投运前确认；

3)智能变电站电能表的计量回路传输环节较为繁杂，至少经过3层传输：电子式互感器到合并单元，合并单元到光交换机（或光纤配线架等），光交换机到电能表，这导致整体计量回路可靠性降低。

现阶段，对于传统电能表其在智能变电站等智能化场站的应用也有局限性：

1)传统电能表接入的大电压大电流信号，依靠能量传递信息，不能与电子式互感器等非常规互感器相配合，需要智能变电站等智能化场站专门为其设计安装传统电磁式或电容式互感器；