10kV配电网的电能整体计量技术分析

作者：侯凤山

来源：《科技创新与生产力》 2014年第9期

侯凤山

（国网冀北三河市供电有限公司，河北 三河 065200 ）

摘 要：10 kV配电网作为我国电力输送网络的重要组成部分，其运行的稳定性直接影响着电力系统的供电质量以及社会生产的用电安全。文章通过介绍设计的总体思路，分析了10 kV配电网电能整体计量技术的具体设计，指出了电能整体计量技术的重要性。

关键词：10 kV配电网；电能整体测量技术；设计分析

中图分类号：TM761.12 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.09.096

随着科技水平的不断提高，我国关于电能计量技术的研究也有了很大进步，10 kV配电网的电能整体计量技术的研究分析就是其中之一。

1 电能整体计量技术概述

电能整体计量技术与传统技术相比减少了中间环节对计量结果的影响，使计量结果更加精确。而电能整体计量技术还具有一系列的优点。

1）在传统10 kV配电网计量工作中，电力计量柜或者电流传感器以及电表是进行这一工作的重要设备。然而不管是电力计量柜还是电流互感器以及电表，都由众多的电子元件构成，这些元件的运行会对计量结果的准确性产生一定影响，导致结果误差过大。而电能整体计量技术可以在配电网的高压侧直接进行电能计量，避免了传统电能计量的中间转化环节，降低了误差，使计量结果更加精确。

2）传统电能计量设备结构复杂，元件众多，不但影响了计量结果的准确性，而且导致电能计量工作成本过高，影响了电力企业的经济效益。电能整体计量技术所采用的计量设备结构简单，无论体积还是重量都比传统设备小，不但降低了计量设备对计量工作的影响，而且还降低了计量工作成本。

另外，传统电能计量方式中的电流互感器容易出现铁磁谐振事故并且存在窃电安全隐患也是推动电能整体计量技术发展的重要原因。

2 电能计量技术的总体设计思路

电能整体计量技术的关键就是在配电网高压侧进行电能计量，文章对在高压侧进行电能计量的设计方案进行了分析，并配以原理图进行说明。

从图1可以看出，该设计方案由绝缘部分、AB和BC之间的高压电容以及光纤构成，而整个计量电路由A，B，C三相中的电路构成。接下来以A相位为例分析电能整体计量的具体工作原理：在工作过程中处在不同相位之间的电容会产生电流采样信号，并且电流采样信号会直接进入A相的计量模块，然后通过A，B相位之间的电压与A相位电流相乘得到计量电能，最后把计量结果通过光纤传递到B相位的主控模块中，主控模块对A，C相位传递的功率数据以及时间信息等数据进行分析处理，从而传递给相应的信息管理中心。

在进行高压电能计量时，电容分压器会为A，B，C 3个相位的电路板提供工作电源，并且只有母线上具备工作电压时，整个电能计量设备才会正式开始工作。

3 10 kV配电网电能整体计量技术具体设计

3.1 绝缘设计

绝缘装置是确保电能计量工作安全的重要结构，然而传统的绝缘结构不但重量体积过大，而且在工作过程中还容易出现问题。例如：设备工作时过电压长时间持续、设备局部过热以及长时间处于潮湿或者暴晒的环境中会导致设备绝缘装置出现损坏，造成短路故障，从而影响设备的正常工作安全。因此，在设计电能整体计量设备绝缘结构时，需要满足以下要求：绝缘装置的体积重量要小于传统绝缘装置，同时装置要有较强的抗腐蚀性。

为满足以上设计要求，高压电能整体计量设计的绝缘设计采用了以下几种措施：采用了一次回路与二次回路相融合的设计方法，减少了对A，C相之间电压互感器一次回路和二次回路绕组间的绝缘结构设计，只考虑了A，B以及B，C相间的绝缘结构设计，使得设备绝缘装置的重量与体积大大减少，基本符合设计要求；同时，在设计时采用了绝缘油以及环氧树脂作为绝缘材料，大大提高绝缘装置的可靠性，减少了因环境侵蚀而造成的损伤[1]。

3.2 传感器设计

传统电能计量设备中经常出现铁磁谐振故障，造成这一故障的原因是计量设备采用了常规的磁感应式互感器，因此在设计电能整体计量设备时需要对设备采用的传感器进行重新设计。而电能计量设备的传感器包括电压传感器以及电流传感器。

1）电压传感器的设计。在电能整体计量设备正常工作时，两相之间的分压传感器负责提供电压信号。文章在设计电压传感器时，考虑到电阻分压传感器容易发热以及容易出现冲击损害等因素，采用了电容式分压传感器。同时，为保证分压传感器场强分布均匀以确保能够经受过高的电压冲击，文章对电容以及电容元件采用了多级串联设计。另外，随着环境温度以及湿度的变化，分压传感器的电容量也会发生变化，因此为了最大限度确保分压比的稳定，文章使用同批同种的材料制作传感器，并且将惰性材料当做电容传感器的外包装，从而避免外界环境对电容的影响。

2）电流传感器的设计。在电能整体计量工作中，不需要考虑电流互感器的绝缘问题，因此可以采用精密的电流互感器以取代传统的高压电流传感器，这大大减少了计量设备的体积与质量，从而也就提高了电能整体计量的准确性。但是在选择电流互感器时，需要考虑到互感器的失效稳定性以及初始磁导率，因此选择波莫合金制作的磁芯作为互感器磁芯。同时，在设计时还要考虑到：采用标准电能表、反馈控制电路以及大电流电源0.02级标准电压和电流互感器组成的，同时可以通过计算获得计量误差以及传感器合成误差的校验标准。

4 结束语

随着社会经济对电力系统要求的不断提高，传统的10 kV配电网电能计量技术暴露出许多问题，因此为确保电网供电的安全性和可靠性，研究电能整体计量技术十分必要。选择使用电子式多功能电能表，在实施10 kV线损和台区线损考核中提高了电能计量准确性，利于开展负荷预测工作，满足生产管理需要，避免了电力企业内部重复投资，确保每月抄表时间的准确性，消除人为改变电量数据。通过对计量设备各元件的设计进行系统探讨，为电能整体计量工作提供了理论参考。

参考文献：

[1] 王彬,郭庆来,周华锋,等.南方电网网省地三级自动电压协调控制系统研究及应用[J].电力系统自动化,2014(13):208-215.

（责任编辑 高 远）