高压电能计量设备及其检验技术

高压电能计量设备及其检验技术

张红梅 商明辉 田巍

华北石油管理局有限公司电力分公司  河北省沧州市任丘市   062550

摘要：高压电能表解决了传统高压计量装置存在的问题。近年来，高压电能表在电能计量和用电监测领域得到了一定程度的应用，但这些应用没有能够充分发挥高压电能表技术的优势。高压电能表不能仅仅理解为一款单一的计量产品，而是应该将其核心技术与配电网高压开关结合，完全融入现有配网设备和系统。更好地满足分布式新能源电站的主网接入计量和监测，电改后区域售电网的计量和管理等新需求。高压电能计量技术应该突破传统计量领域，在配电网一次/二次技术融合趋势中起到突出作用。

关键词：高压电能表；高压开关；新能源；区域售电网；技术融合

配电网担负着把电力输送到用户负荷地点的任务，按照任务的要求以及用户使用需求配电网需要完成线路合闸或分断操作、故障保护控制、电能计量、电能质量监测、负荷控制、预付费、用户端新能源接入等功能。

1高压电能表技术来源和优势

高压电能表的原理最早是德国物理技术研究院（PTB）在1973年提出的，但没有进行实用化研究。早期ABB等国外公司推出了采用10kV非传统互感器的高压电能表，由于受到非传统互感器的长期稳定性不好以及电子元器件可靠性低的技术瓶颈产品未能达到长期稳定运行的要求，没有实现商用。虽然在当时高压电能表的研制、推广受到局限，但是高压电能表技术的优势已经体现出来。高压电能表的明显特征是将高压互感器、供电电源、电子计量单元和通讯单元集成在一起，这些部件集成到一起后带来了几点优势：

（1）互感器和计量单元可以整体检验误差，解决了传统高压计量装置中高压互感器和三相电能表分别检

定误差，整体误差是通过误差综合得到，只能使用不确定度表示的问题。

（2）计量准确度更高。整体检验后的高压电能表可以做到0.2S级，而传统高压计量装置按方均根的方法评估计量不确定度最高0.46%，相当于0.5级。同时由于高压电能表各部件的工作负荷基本固定，其部件组合后的附加误差和运行中的变差都要小得多，有利于计量准确度的提高。

（3）高压电能表工作在高压一次侧与二次侧之间一般通过无线通讯或者光纤通讯，没有电气上的接线，因此高压电能表具备较高的防窃电能力。

（4）高压电能表制造中可以节省大量铜铁等原材料，原材料的消耗仅相当于传统高压计量装置的三分之一到二分之一，而且在运行中的能耗也大大降低，符合国家绿色低碳、节能减排的发展规划。

2高压电能表应用现状

清华大学等科研院校是国内最早研究高压电能计量技术的科研机构，并成功研制了基于DSP数字乘法器的高压电能表实物样机，由于技术的成熟度不足而未能广泛使用。近年来一批科技企业相继开展高压电能表的产业化研究，各个企业陆续有产品问世，这些高压电能表产品在局部地区试用于线损管理和防窃电应用，最早的产品已经有7-8年的在网运行经验，并通过逐年积累了一定的数量，未见重大事故的报道，从技术上可以说产品开始进入成熟阶段。较早参与高压电能表研制的企业大部分具有中高压产品生产背景，此类企业较容易掌握关键的高压技术，让人欣喜的是最近一段时间一些大型电能表生产企业也出现在高压电能表生产企业名单中，印证了高压电能表产品越来越被电力行业所关注。

为了推动高压电能表的应用，全国电工仪器仪表标准化技术委员会2004年组建了高压电能表标准起草工作组，着手编写高压电能表国家标准。标准于2014年定稿报批，并在2015年的5月召开了标准的第一次宣贯会，可以说高压电能表的国家标准即将落地。

3发展展望

从高压电能表技术特点以及使用的情况，高压电能表已经初步实现了部分分立设备的一体化，很好的解决了现有高压电能计量中的问题，也能够测量电压、电流、功率等电网参量，为进一步实现配电网其它高级功能奠定基础。

3.1与高压开关结合使用

1）首先是整合线路保护功能，三遥功能，重合闸等配网传统意义上的必备功能。2）通过测量三相电压/电流计算出零序电压/电流，并接合故障电流判据可以有效减少误判，更精准分析接地故障点。3）监测潮流方向，负荷等电网工况，数据远程接入SCADA系统做到与现有系统完美结合。4）高压电能表具备强大的计算处理能力，不但可以接收并执行SCADA系统的远程控制指令，也可以通过自身的智能分析主动执行某些控制动作，提高事件响应的实时性，成为SCADA系统的分布式控制点。

高压电能表技术与联络线开关结合或安装在分支

柜、环网柜体内使用：

1）解决分支线路线损独立统计问题。如南方电网推广的“四分”线损管理，就提出为每路分支或环网配一个高压计量柜的典型设计。这种典型设计的代价的很高的，如果将高压电能表植入分支柜、环网柜，每一路就可以省下一个柜体，成本将大幅下降。2）若增加自动判别线路割接、转供事件的功能，可以在业务变更时冻结电量，并自动通知营销系统相应改变线损的统计公式，可以减少正常业务变更造成的线损异常。3）各个分支点、环网点的监测数据如果与生产业务系统结合，可以实现供电半径、线径等网架参数的分析，为业扩、技改提供依据，让资金投入更为合理。4）可以监测分析各个分支的电压合格率、无功功率、谐波等电能质量数据。

3.2新能源接入

以光伏太阳能、风能为代表的清洁新能源一直是国家政策鼓励发展的，为清洁能源发电站的建设项目提供国家资金补助的同时制定了上网电量电价补贴政策。在政策推动下大量分布式发电站建设并投运，依据国家能源局针对分布式电站“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营规则，分布式电站是要求接入主网的，而主网须负责接纳这部分电量，电网企业负责对电站的全部发电量、上网电量进行计量。由于分布式电站规模小，投资有限，其运行稳定性要低于主网，当大量分布电站接入主网时势必对主网生产不利影响，甚至拖累主网。因此国家电网制定了分布电站接入主网必须满足的技术要求规范，按照规范首先完成电站与主网之间交换的电量的双向计量，然后规定了故障保护功能要求及电站向主网输送电能质量的要求。从技术指标上看双向计量、电能质量监测和保护所需的电压/电流等参数的测量高压电能表完全可以实现，而且高压电能表的小型化设计具有一定的技术和成本优势，在新能源接入应用领域是能够占用一席之地的。

3.3区域售电网管理和计量

在新电改9号文发布以来，短短几个月时间，继首家民营资本的深电能售电有限公司成立后，一批售电公司纷纷成立，首批售电拍照有望在年内发放。电改的推进速度大大快于预期，虽然很多电改的细则未定，大量的区域售电网的出现将是必然的，这些区域网与主网之间就出现了结算和管理需求，区域售电网的高压结算点非常适合使用高压电能表。新的售电方式使售电企业更注重线损和结算误差，特别是民营资本的进入必然追求企业效益。我们假设售电公司赚取的是买入电价和卖出电价之差，电价可能会市场化，售电量只能自然增长，能够深挖的就是线损。售电公司势必希望与主网之间的计量更准确，将更加关注大用户的损耗，高压电能表准确度高、较强防窃电特性将受到欢迎。

4结束语

高压电能表作为新产品是对传统计量方式的丰富和提升，这点从电子表替换机械表的过程就很好理解，到今天仍有部分机械表在使用，所以高压电能表的推广不会是断崖式的，渐进的，长期的才符合客观规律，已经进入高压电能表行业的厂家需要更多的耐心。

参考文献

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[3]林峰浩.基于高压电能表的配电网防窃电系统设计[J].水电能源科学,26(6),2008