专利名称：基于高压电能表的线损实测和定位系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于智能电网配电自动化技术领域，具体说是一种基于高压电能表的线损实测和定位系统。
背景技术：
线损率是电力系统的综合性技术经济指标，也是电力部门的一项重要经济指标。线损率的高低既反映一个电力网结构状况和经营管理的质量，也反映一个电力部门技术管理水平的高低。准确的分析线损的数据，线损的分类、准确的定位线损耗点、曲别损耗的种类、分清是正常损耗、异常损耗、还是窃电，对电力系统的节能工作十分重要。国家电网公司对线损管理工作非常重视，出台了《国家电网公司电力网电能损耗管理规定》，明确指出要从加强管理措施和技术措施两个方面着手进行电力网电能损耗管理。其中，管理措施的一个重要方面就是线损指标管理。可见要提高线损管理工作的水平，制定一个科学合理的线损指标是关键。对于高压输电网来说，由于测量设备齐全，电网设备参数和运行数据比较容易获得，数据的准确度较高，理论线损计算和实际线损统计易于实现，管理部门对高压输电网线损情况的掌握比较全面、真实，制定一个科学合理的线损指标也比较容易。然而，对配电网而言，由于受测量设备不全等多种因素的限制，其负荷点的运行数据收集困难或无法准确收集，这一方面使得配电网理论线损计算结果与真实值相差较大，另一方面也不能够准确统计实际线损。因此，目前制定出科学合理的配电网线损指标还存在困难。另外，配电网直接面向用户，偷漏电现象比较突出，是造成管理线损的主要来源。近年来，由于建设和管理等多方面的因素，城市和农村配电网线损水平仍然较高，节电降损潜力巨大。目前，供电公司的35kV、10kV侧配电网线损指标常常是根据线损统计分析资料、负荷变化趋势、负荷实测、定位和理论计算结果编制的，为了提高配电网的线损管理水平，供电公司通常采用以下两种方法:①通过组织相当规模的负荷实测、定位，提高配电网理论线损计算的准确性；如中国专利申请200410049711.4公开的一种中压配电网的最大和最小电能损耗的测量方法，首先计算配电网线路和变压器的电阻；形成配电网节点电导矩阵，得到配电网节点电阻矩阵。由分块方阵得到配电网消耗的功率。由给定配电网首端电流的最大和最小等值电阻，求得各给定配电网首端电流之间的最大和最小等值电阻线性插值函数，根据配电网实测、定位各相电流的大小，算出最大和最小等值电阻，最终算出给定时段内配电网最大和最小电能损耗。利用该实用新型的方法，可以判定配电网是否存在偷漏电量现象或计量有差错，所得出的理论电能损耗上限和线损率上限作为配电网降低线损的考核指标。但是，该方法所涉及的人力、物力资源消耗巨大，很难形成一种常态机制。受目前应用设备的影响同时，现有的检测手段针对所有配电线路在所有工况下进行负荷实测、定位工作也是不可想象的，很难实施，而且，设备安装使用后，其性能参数会影响到线路设计能力，设置测量时产生压降、短路电流等严重影响实际测量结果精度。②通过在中压配电线路上装设远程抄表系统等来实时地统计配电网的损耗。中国专利申请CN201010250593.9公开一种电力配电线路线损率计算系统及方法，主要是为了实现配电网线损率计算的方便性，快速性和准确性而设计。包括:供电量采集器，设置在所述变电所的公用线路上，采集配电线路的供电量；售电量采集装置，包括现场管理终端，设在所述专用配电变压器的高压侧或低压侧；终端采集器，设置在所述公用配电变压器的低压用户端；低压售电量采集器，设置在所述公用配电变压器的低压侧；高压售电量采集器，设置在所述变电所的配电线路上，并经光缆与现场管理系统相连。该实用新型无需事先采集电力配电线路中各设备的参数，而是通过售电量采集装置，实时获取各负荷端的数据，并能在线计算出线损率。方法2所涉及的设备投资和施工量较大，其统计的准确性还容易受到负荷转移、增减容量时计量系统倍率差错等问题的严重影响，并且该申请提供的供电量采集器和售电量采集装置的误差和本身能耗巨大，通讯系统采用同时，该方法无法扣除“高供低计”专用变压器的损耗，不能及时发现偷、漏电现象，也无法为降损工作提供有效地指导。
实用新型内容根据以上现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种可以适应多种工况，投资施工少，误差小、本身耗能小、使用灵活的基于高压电能表的线损实测和定位系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于高压电能表的线损实测和定位系统，其特征在于:包括主站、操作端和传感器式高压电能表通过公网/自组网络构成电量数据云系统；主站设置通讯模块、数据采集单元和由服务器、软件系统、前置机构成的管理平台，通讯模块的输出端连接数据采集单元的输入端，数据采集单元的输出端连接服务器；在拓扑结构配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，传感器式高压电能表至少包括电气连接的高压电压取样回路、高压电流取样回路、取源回路、稳压单元、数据处理计量单元、显示单元、通信单元和时钟，通信单元与主站的通讯模块无线连接。在配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，采用时间同步技术采集用电量，利用公网/自组网络组成电量数据云系统，将所采集数据通过具有集中采集分析功能的主站进行运算，通过操作端控制和显示。其中优选方案是:所述的传感器式高压电能表的通信单元包括无线发射接收模块和RS485通讯芯片，RS485通讯芯片设置连接包括光纤、GPRS、无线透传和载波组合中的一种或者多种。在原有传感器式高压电能表的基础上进一步增加多种传输功能，提高网络适应性。所述的取源回路为闻压取源电路。所述的取源回路包括太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板连接蓄电池，蓄电池的输出端连接稳压单元。从利用太阳能电池板发电，减少装置供电成本。信号采集主要采用传感器式高压电能表，即传感器式高压电能计量表，其计量方法，包括用电流法进行电压取样，采集正比于高压侧电压U的电压信号U，经过处理后，输入电能计量单元；I/i贯穿式电流取样法采集正比于高压侧电流I的电流信号i，经过处理后，输入电能计量单元；用Ι/p电源供电回路取得电压信号，经过处理后，提供电能计量单元所需电源Vcc ;电能计量单元对输入的电压信号u和电流信号i进行电能计量。I/i贯穿式电流取样法是将一只或两只或多只贯穿式微型电流传感器，制作成一次绕组为单匣或穿心式能承担被测电流的绕组，二次绕组输出适应微机式、测量或计量需要的mA级或μ A级标准微电流信号。由于采用电流法测量高压电压，解决了电磁式互感器存在的电磁谐振、高次谐波、操作过电压给安全运行造成威胁等诸多问题，完全满足计量、测量、监控和保护的要求；无铁磁谐振、抗冲击能力强；避免了采用分压式测量方法的普通电压传感器受对地分布电容的影响较大，在不同拓扑结构的电力系统中测量误差偏差不一，不能很好地适应具有多种接线方案形式的电力系统的问题；能适应电网自动化的需要，可提供同时满足计量、测量、监控或保护系统多种需要的电压信号，使其测量简单化；供电方式简单可靠节能，其取样方式既节能、节省安装空间、节约制作材料、又可大幅度降低计量成本，环保，便于计量、测量或保护装置的安装、使用和维护，对提高供电质量起到了关键作用；安全运行系数高:一次单匝过流饱和不烧，过电压时不会出现过流现象电压互感器无磁饱和现象；电能表的输入单元没有锰铜分流电阻，彻底解决了烧表尾的问题。因此本实用新型的信号采集可以适应多种工况，投资施工少，误差小、本身耗能小。本实用新型基于高压电能表的线损实测和定位系统所具有的有益效果是:合理布局使用传感器式高压电能表，形成其本身带来的有益效果外，通过整体性优化设计和处理，利用该系统可以实现:1、通过在6kV_35kV线路线损实测、定位，直接读取电能量，计算输出，不用计算替代阻值，避免因互感器变比引起的错误数据，实时准确地掌握配电线路的线损情况及其变化，传感器式高压电能表能够使误差唯一确定且其精度高，能够真正实现线损指标的科学确定；2、适应性强，能满足所有配电网的工况，应用范围广，能够排除异常故障点，可以大大提高线损管理水平，降低管理线损，减少偷漏电量现象和计量差错，为制订降损措施提供方向；3、投资施工少，本身耗能小，提高供电企业的经济效益。
图1为本发明的电气原理图；图2为本发明的传感器式高压电能表的电气原理方框图；图3为本发明的操作流程框具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述:实施例1:如图1-图3所示，主站、操作端和传感器式高压电能表通过公网/自组网络构成电量数据云系统；主站设置通讯模块、数据采集单元和由服务器、软件系统、前置机构成的管理平台，通讯模块的输出端连接数据采集单元的输入端，数据采集单元的输出端连接服务器；在拓扑结构配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，传感器式高压电能表至少包括电气连接的高压电压取样回路、高压电流取样回路、取源回路、稳压单元、数据处理计量单元、显示单元、通信单元和时钟，通信单元与主站的通讯模块无线连接。操作端的多个操作员与管理平台之间可以是无线/有线连接，通过web浏览器登录平台进行操作。管理平台设置常规平台管理。传感器式高压电能表与主站之间的通讯既可以是无线，也可以采用数据线或者光缆连接。高压电压取样回路为在高压负载导线设置的V/1/v电压取样回路，V/1/v电压取样回路的输出端连接数据处理计量单元的输入端，数据处理计量单元的输出端连接显示单元，高压电流取样回路为在高压负载导线设置I/i电流取样回路，I/i电流取样回路的输出端连接数据处理计量单元的输入端，在高压负载导线设置由取源回路、整流电路、储能单元和稳压单元组成的电源装置，取源回路为Ι/p取源回路的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的输出端连接储能元件和稳压单元的输入端，稳压单元的输出端连接电能计量单元的电源端。第一级设置传感器式高压电能表(MO)，第二级设置η个传感器式高压电能表(Ml-Mn)，每个第二级的传感器式高压电能表I设置η个第三极传感器式高压电能表(Mll-Mln)直至设置传感器式高压电能表(Mnn)，依次类推，η级末端为三相的单相低压用户线设置带有通讯功能的贯穿式电能表也可以传感器式高压电能表。传感器式高压电能表的通信单元包括无线发射接收模块和RS485通讯芯片，RS485通讯芯片设置连接包括光纤、GPRS、无线透传和载波组合中的一种或者多种。取源回路为高压取源电路也可以是包括太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板连接蓄电池，蓄电池的输出端连接稳压单元。线损实测和定位方法是:高压输电线路与分支线路联接而成的拓扑结构配电网，配电网为η级结构，其特征在于:在配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，采用时间同步技术采集用电量，利用公网/自组网络组成电量数据云系统，将所采集数据通过具有集中采集分析功能的主站进行运算，通过操作端控制和显示，包括以下具体步骤:步骤1:在配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，传感器式高压电能表至少包括电气连接的高压电压取样回路、高压电流取样回路、取源回路、稳压单元、数据处理计量单元、显示单元、通信单元和时钟，直接采集带有时间标签的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点的电压和电流，计算电能量数据，通过通信单元连接主站；步骤2:传感器式高压电能表、主站和操作端之间，利用公网/自组网络组成电量数据云系统，设置通讯协议；步骤3:主站接收总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点的电能量数据，定位异常损耗点，并且排除；步骤4:主站在线进行计算高压输电线路的总回路点到第η级分支线路的线损，计算线损率，并且应操作端请求进行输出控制。例如计算第二级线损=MO-(Μ1+Μ2......+Mn)。依此类推。步骤3的定位异常损耗点的方法可以是普通现有技术，也可以是利用每一级分支线路上的电能量数据，计算相邻两级之间的线损率，线损率超过合理正常值范围，即判定为存在异常损耗点，依次计算该级分支线路与下一级分支线路的线损率，在每一级分支线路查找，直到最后一级单相低压用户线的单相末端点，确定查找异常损耗点所在分支线路，检查、排除异常损耗点。由于传感器式高压电能表本身的特点，可以采集低压单相电能量。异常损耗点可以是接地、击穿故障点，也可以是窃电，由计算比照法查找异常损耗点，方便快捷，位置精确，速度快，成本低。传感器式高压电能表主动将带有时间标签的电能量数据上传电量数据云系统，进行操作。传感器式高压电能表可以设置为采集信号，计量得到带有时间标签的电能量数据后直接上传电量数据云系统进行云存储、云处理、云传输或者通过主站/操作端的显示等。传感器式高压电能表也可以直接存储带有时间标签的电能量数据，进行线损实测或者定位操作时，操作员从操作端发出控制命令，然后再从传感器式高压电能表的存储器读取数据上传电量数据云系统，进行操作。本实用新型中提及的主站的服务器构架和软件系统功能可以通过程序设定，为普通计算机及电气工程师等专业人员所掌握。
权利要求1.一种基于高压电能表的线损实测和定位系统，其特征在于:包括主站、操作端和传感器式高压电能表通过公网/自组网络构成电量数据云系统； 主站设置通讯模块、数据采集单元和包括服务器的管理平台，通讯模块的输出端连接数据采集单元的输入端，数据采集单元的输出端连接服务器； 在拓扑结构配电网的总回路点、每个分路点、每个相关联的负荷点以及每个单相末端点上设置的传感器式高压电能表，传感器式高压电能表至少包括电气连接的高压电压取样回路、高压电流取样回路、取源回路、稳压单元、数据处理计量单元、显示单元、通信单元和时钟，通信单元与主站的通讯模块无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于高压电能表的线损实测和定位系统，其特征在于:所述的传感器式高压电能表的通信单元包括无线发射接收模块和RS485通讯芯片，RS485通讯芯片设置连接包括光纤、GPRS、无线透传和载波组合中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的基于高压电能表的线损实测和定位系统，其特征在于:所述的取源回路为高压取源电路。
4.根据权利要求1所述的基于高压电能表的线损实测和定位系统，其特征在于:所述的取源回路包括太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板连接蓄电池，蓄电池的输出端连接稳压单元。
专利摘要一种基于高压电能表的线损实测和定位系统，属于智能电网配电自动化领域。包括主站和传感器式高压电能表，主站设置通讯模块、数据采集单元和计算机，通讯模块的输出端连接数据采集单元的输入端，数据采集单元的输出端连接计算机；在拓扑结构配电网的高压输电线路上和每一级分支线路上设置传感器式高压电能表，其通信单元与主站的通讯模块无线连接。通过整体性优化设计和处理，在6kV-35kV线路线损实测，直接读取电能量，计算输出，不用计算替代阻值，实时准确地掌握配电线路的线损情况及其变化，误差小；应用范围广，能够排除故障点，可以大大提高线损管理水平，降低管理线损，减少偷漏电量现象和计量差错；投资施工少，耗能小，提高经济效益。
文档编号H02J13/00GK202957659SQ20112055680
公开日2013年5月29日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者王志伟, 曲效武, 杨剑, 荣博, 徐文超, 杨君 申请人:山东电力研究院, 山东计保电气有限公司