交流采样测量装置在电力系统中的应用

交流采样测量装置在电力系统中的应用

屈涛

内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局修试管理处

内蒙古巴彦淖尔015000

摘要：交流采样测量装置是现阶段电网测量中的重要测量仪器，具有精准度高、稳定效果好等优点，现从交流采样测量装置的工作原理出发，对测量装置的校准情况进行了简单分析，讨论了交流采样测量装置在电力系统中的应用情况，旨在进一步提高电网电能管理效果，提高电力企业经济效益。

关键词：交流采样测量装置；电力系统；校验

一、交流采样测量装置的基本原理

交流采样法是按一定规律对被测交流信号的瞬时值进行采样,再用一定的数学算法求得被测量,用软件功能代替硬件的计算功能。它是用一条阶梯曲线代替一条光滑被测正弦信号,其原理误差主要有项①用时间上离散的数据近似代替时间上连续的数据所产生的误差,这主要是由每个正弦信号周期中的采样点数决定的,实际上它取决于A/D转换器转换速度和CPU的处理时间②将连续的电压和电流进行量化而产生的量子化误差,这主要取决于A/D刀转换器的位数。

交流采样法包括同步采样法、准同步采样法、非同步采样法等几种。这种采样原理也各有缺点,同步采样法需要保证采样的时间区间正好等于被测信号周期的整数倍。同步采样法的实现方法有种一是硬件同步采样法二是软件同步采样法。

但在实际采样测量中,采样周期不能与被测信号周期实现严格同步,此时测量结果就将产生同步误差。这时,可通过适当增加采样数据量和增加迭代次数来提高测量准确度,这种方式就是准同步采样法。也可以使用固定的采样间隔,通过软件判断处理调整采样值,使采样周期与信号周期或信号周期的整数倍的差值小于一个采样间隔的测量方法,这就是非同步采样法。

二、概述

随着综合自动化的发展,交流采样测量装置的使用已越来越普及,它已代替电测量变送器作为电网电测量参数有功功率、无功功率、电压、电流、相位、频率、功率因素测量的在线测量仪器。

由于交流采样装置作为综合自动化系统的一个测量模块,是综合自动化的测量单元,是原电测量变送器和远动终端（RTU）的合成装置,它是一个计量检测仪器,具有较高的测量精度,目前安装于电力系统的变电站和电厂的交流采样装置的测量准确度等级已达到0.2级。它不像变送器具有比较直观且独立的计量设备。交流采样装置逐步取代电测量变送器已成为电力综合自动化发展的趋势。

传统的用于电网参数监测的电测量变送器是把交流电压、电流信号经过各种变送器转化为0~5V的直流电压或4~20mV一直流电流,再由测量直流信号的RTU及各种测量仪表进行采样或显示。这种采集方式中变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影响,存在设备复杂,维护困难等问题。交流采样测量装置是将二次测得的电压、电流经高精度的、隔离变换成计算机可测量的交流小信号,然后再送人计算机进行处理。直接计算U、I,然后计算尸P、Qcos&等,由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样,因而实时性好,效率高,相位失真小,适用于多参数测量。通过在电力系统中应用的实践表明,采用交流采样方法进行数据采集,通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的准确度和稳定性。

三、交流采样测量装置校验

根据现阶段的《交流采样测量装置校验规范》与《交流采样测量装置校验指导书》，将采样周期划分为周期校验与投运前校验，对相关数据进行分析，具体结果如下：周期校验项目：外观检查、绝缘电阻测量、基本误差校正。投运前校验项目：外观检查、绝缘电阻测量、基本误差校正、输入量变化引起的改变量测量、不稳定电流对无功功率引起的改变量测量。由上可知，周期校验项目与投运前校验项目存在明显不同，投运前校验项目所包含的测量范围更广，所涉及的公式运算数目更多，为保证能完整地将相关数据进行输出，就要进一步约束校验装置。虽然现阶段校验装置正处于不断完善之中，其功能输出能满足电网功率校正需要，但其中存在的一些问题导致校验过程受阻，如校验结果不规范等]。

四、交流采样测量装置在实际生产中的应用

4.1在电力系统中的应用

现阶段，交流采样系统已在电力系统中得到广泛应用，各个电力企业都建立了相应的虚拟仪表，用于监控各种形式下多种电力输出数据，交流采样成为现代电网智能化运行中不可缺少的一部分。

交流采样测量装置凶具有稳定可靠、计算精准等优点得到当前社会一致好评，这种测量方式同样在其他生产单位得到广泛应用。其电压等级已由传统的500kV大型变电站发展为35kV无人变电站，在近几年变电站改造、建设过程中，已有超过87的变电站采用了交流采样装置，指针式测量仪器与变送仪器基本上被淘汰。在今后实际生产中应用交流采样测量装置必须要考虑以下问题：(1)硬件设备是否可靠；(2)软件运算处理功能能否满足数据运算需要。

3.2在现场校验中的应用现场校验是交流采样装置应用的关键，通过现场校验可进一步提高数据准确性，本文认为，在现场校验中应用交流采样技术，必须注意以下问题：

（1）不同型号下的通信规约

根据不同电力企业电力管理需要，交流采样过程涉及多种通信规约，除上文中所提到的101规约与CDT规约之外，还包括1801、DISA等多种类型。由于不同生产厂家生产技术、生产方式存在差异，导致同一种规约在操作使用、运行管理中存在不同，增加了检验难度。对于生产人员而言，必须严格掌握通信规约操作特点，根据报文了解相关含义，实现灵活运用各种规约计算方法。

（2）通信口连接管理

现阶段大部分交流采样装置未设置专门与外界进行连接的检验接口。因此在进行现场检验时，可通过断开交流采样装60置的方式对各种通信口的数据进行读取。常见的通信接口主要有RS-485与RS~232，网络接口有RJ一45、USB等，T作人员必须根据不同工作需要，利用各种接口获得更好的数据接收效果，例如，通过RS-232转接到USB等。

（3）装置现场校准

若在采样过程中，数据出现基本误差对比明显的现象，需要对各项数据进行统一校准。受生产方式的影响，同一种型号下的规约存在差异，导致校准方法、软件结构之间也存在差异。部分差异可通过硬件设施进行校准，如天亿公司生产的DMP300等。然而在实际工作中，更多数据是通过软件进行校准。因此，工作人员在校准时，必须要详细掌握校准方法；若校准期间校准方法出现变动，必须要对数据进行备份，确保备份无误后再开始二次校准；若校准过程中对软件进行修改，则必须卸载软件后并重新安装软件。

（4）不同采样装置与现场校验的配合

部分生产厂家在生产过程中，会在原产品上增添不同功能，例如增加指示功能，要求在进行一次判断后才能在合闸位置进行采样；而部分要求在关闭电源后才能进行采样。因此对于工作人员来说，必须仔细阅读操作说明书，在现场校验时，针对不同设备采取不同的检测方法。部分应用在发电厂站顶端的间隔层会设置交流采样测量装置，而在功能划分中主要由继电保护系统和测量系统共用。因此在装置现场校验过程中，必须与其他科室的工作人员进行配合。在检修运行装置时，要充分考虑各种防护措施与注意事项，例如是否需要退出相关的保护压板等，在做好安全措施后，才可进行交流采样测量装置现场校验工作。

结语：

从功能上来看，交流采样测量装置属于一种成熟的电网数据监测模块，但在实际应用过程中，却存在多种问题。因此在进行现场校验过程中，必须详细掌握不同规约的操作特点与运行规律，结合本电力企业的工作要求，不断改进应用形式，进一步提高模块应用能力。

参考文献：

[1]张静．交流采样测量装置现场校验有关问题的探讨[J]．浙江电力，2017(9)

[2]姜建国，乔树通，郜登科．电力电子装置在电力系统中的应用[J]．电力系统自动化，20173)

[3]范景哲，韩日滔，李玲芬，等．浅析交流采样测量装置的选用与误差测试[J]．中小企业管理与科技，2017(13)