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技術(shù)文章
國內(nèi)電網(wǎng)關(guān)口表運行主要問題分析之GPS時鐘
點擊次數(shù)：4097 發(fā)布時間：2010-12-8
目前運行在國內(nèi)電網(wǎng)的關(guān)口表大多為進口的高等級多功能表，主要有蘭吉爾公司的U、Q、D，斯倫貝謝公司的QTM，Actaris公司的SL7000，EDMI公司的MK3，Iskraemeco公司的WU.TE432，ION公司的ION8000、西門子公司的Maxsys2510，ABB公司的AIN，MTC公司的IC1-V34S/R/H等系列，其運行在發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)、跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線、省網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線及省內(nèi)下網(wǎng)等關(guān)口，用于貿(mào)易結(jié)算和內(nèi)部經(jīng)濟指標的考核，在實際運行中主要存在以下問題:
1、關(guān)口表低負荷運行問題
由于用于電能計量的電流互感器在設(shè)計時，與保護、運行方式相關(guān)，一般按該饋路zui大潮流來考慮。因此，在正常運行方式下，其負荷一般不會超過其額定電流的30％～40％，發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)出線負荷較為穩(wěn)定；但用于電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)線，由于受運行方式、無功優(yōu)化、線損等因素的影響，其負荷變化較大，經(jīng)常運行在低負荷電流和低功率因數(shù)下，有些負荷電流甚至在5％以下。通常在選擇關(guān)口表的標定電流值時，一般參照電流互感器的二次額定電流值確定，這是造成關(guān)口表低負荷運行的主要原因。
2、關(guān)口表時鐘的漂移與同步
隨著電價政策的出臺和電力市場的建立，分時計量和實時電價被廣泛應(yīng)用，而用于劃分不同電價費率時段、凍結(jié)電量、負荷曲線的時鐘是實現(xiàn)上述功能的基本量，其穩(wěn)定性、準確性決定電力市場運行的水平。
進口關(guān)口表的時鐘誤差一般按照IEC標準設(shè)計，即每日不超過1秒，與國家標準要求時鐘誤差在一定條件下每日不超過0.5秒有偏差。實際運行中，由于關(guān)口表受通信信道、通信協(xié)議、權(quán)限設(shè)置、讀寫管理部門的不同等限制，其時鐘部分需現(xiàn)場調(diào)整和校對，從而造成實際運行的部分關(guān)口表時鐘誤差偏差較大。
3、關(guān)口表內(nèi)部運行狀態(tài)不完整
關(guān)口表的運行與電網(wǎng)運行方式密切相關(guān)，是電能計量裝置的一部分，隨著電力市場的建立和運營，越來越多的關(guān)口表用于與電量計費、負荷控制等系統(tǒng)的集成，這樣對關(guān)口表的功能提出更多需求，運行狀態(tài)就是其中重要功能之一，運行狀態(tài)包括關(guān)口表內(nèi)部診斷、與之連接的互感器二次回路診斷、與系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換情況診斷和電網(wǎng)運行狀態(tài)四部分，是診斷電能計量裝置正常運行的重要工具之一。目前運行的進口關(guān)口表在這方面多少存在不足，如失壓、負荷曲線、運行、電池等狀態(tài)診斷量。
4、工作電源的選擇
關(guān)口表的工作電源一般有兩種選擇方式：測量電壓內(nèi)部供電和外接電源供電，兩種方式各有利弊。測量電壓內(nèi)部供電方式的工作電源直接取自測量電壓，即電壓互感器二次電壓，不需要外部電源，安裝方便，但在一次線路檢修或故障、電壓互感器二次電壓回路故障時關(guān)口表將失去工作電源，此期間關(guān)口表不計量，也不能為電能量計量系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，如時間較長還可能造成電池過放電導(dǎo)致電池損壞，另外在一次線路恢復(fù)運行時可能會因開關(guān)操作導(dǎo)致關(guān)口表燒壞；外接電源供電方式的工作電源取自變電站的直流電源或交流電源，由于直流電源較為可靠，且能夠進行自動監(jiān)控，所以一般選取直流電源，并且主表和副表應(yīng)分別接在直流電源的兩段母線上，互為備用，但在直流電源發(fā)生故障時，關(guān)口表同樣將失去工作電源，不計量而造成關(guān)口電量丟失。比較兩種工作電源選擇方式，用直流電源給主副表分段供電方式相對而言更好一些，但如果關(guān)口表同時具備兩種工作電源選擇方式并能自動切換，則是zui完善的工作電源解決方案，而目前現(xiàn)場運行的多數(shù)型號的關(guān)口表只具備由測量電壓內(nèi)部供電功能，需要以后在新購關(guān)口表時加以注意。
5、訪問權(quán)限
由于電表的通信接口需要供不同部門使用，而各個部門對關(guān)口表的使用權(quán)限是不同的，所有關(guān)口表需要多種級別的訪問權(quán)限。如zui高訪問權(quán)限可以讀寫關(guān)口表的全部數(shù)據(jù)，供關(guān)口表管理部門使用，只讀權(quán)限供電能量計量系統(tǒng)使用，部分參數(shù)如通信參數(shù)讀寫權(quán)限和時鐘對時權(quán)限可分別供相關(guān)部門使用等等。通過完善的訪問權(quán)限，既可以使各個部門各取所需，充分發(fā)揮關(guān)口表的功能，又能分清各部門的責(zé)任。目前正在運行的大部分關(guān)口表訪問權(quán)限并不完善，一般只有讀和寫兩級權(quán)限，對于只需要部分寫權(quán)限（如通信參數(shù)設(shè)置和時鐘同步等）的使用部門來說，只能賦予其只讀權(quán)限，不可能賦予寫權(quán)限，因此實際上是限制了這些部門對關(guān)口表的使用。
建議
鑒于關(guān)口表作為關(guān)口電量結(jié)算*合法數(shù)據(jù)來源的重要性，必須認真對待目前關(guān)口表現(xiàn)場運行中存在的這些主要問題，以免由此造成關(guān)口表運行故障而引起關(guān)口電量計量差錯等嚴重后果。為解決這些問題，提出以下建議：
（1） 關(guān)口表的標定電流應(yīng)不超過電流互感器額定二次電流的30％，其額定zui大電流應(yīng)為電流互感器額定二次電流的120％左右；
（2） 由于關(guān)口表是關(guān)口電量結(jié)算數(shù)據(jù)的*合法來源，用于結(jié)算的峰平谷電量、凍結(jié)電量和負荷曲線等數(shù)據(jù)的時標也應(yīng)來源于關(guān)口表，而不應(yīng)取自電量采集器、主站系統(tǒng)等其它數(shù)據(jù)傳輸存儲設(shè)備，所以對關(guān)口表的時鐘精度提出較高的要求，必須進行時鐘同步；為了準確計量，建議使用的GPS時鐘設(shè)備，參考：http://www.ruicheng-china.cn/。
上海銳呈公司GPS時鐘設(shè)備的特點：
1．模塊化結(jié)構(gòu)，NTP/SNTP端口數(shù)量可靈活配置，zui多配置20路相互獨立的10/100M網(wǎng)口。
2．雙CPU同時工作，32位CPU雙核處理器，性能極大提高。
3．精度高，同步快。
4．支持單星授時模式，適用于收星效果不佳的情況，有屋頂和貼窗天線可供選擇。
5．自保持能力強，裝置收不到衛(wèi)星信號后，自保持能力優(yōu)于0.42μS/min。
6．可同時為幾十萬臺客戶端、服務(wù)器、工作站提供時間服務(wù)。
7．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系統(tǒng)及支持NTP協(xié)議的路由器、交換機、智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
8．高品質(zhì)的工業(yè)級元件，高水準的電氣設(shè)計，高密度集成的電路結(jié)構(gòu)，使裝置擁有優(yōu)異的電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機無可調(diào)節(jié)器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。
9．GPS接收天線重點考慮了防雷設(shè)計、穩(wěn)定性設(shè)計、抗干擾設(shè)計，信號接收可靠性高，不受地域條件和環(huán)境的限制。
10．裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護方便，同時為將來現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)改造擴建時增加對時端口提供了方便。
17．裝置可通過數(shù)碼管在線顯示當前收星個數(shù)，在線顯示裝置的同步狀況。
上海銳呈公司北斗衛(wèi)星對時服務(wù)器裝置的詳細參數(shù)：
1．時間源：GPS、北斗、CDMA、IRIG-B、恒溫晶振OCXO、原子鐘可選；
2．電源：220V/110V交、直流自適應(yīng),雙電源冗余；
3．GPS接收頻率：1575.42MHz,接收靈敏度：捕獲<-160dBW，跟蹤<-163dBW。捕獲時間：裝置冷啟動時，<5min；裝置熱啟動時，<1min。
4．北斗接收器：通道：6；接收靈敏度：-157.6dBW；冷啟動首捕時間：≤2秒；失鎖重捕時間：≤1 秒；1PPS精度：優(yōu)于100nS。
5．平均*間隔時間（MTBF）≥150000小時；平均維修時間（MTTR）：一般不大于30分，使用壽命不少于20年。正常使用條件下無須維護。
6．授時精度：脈沖、B碼：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：1-10ms；
7．網(wǎng)口支持協(xié)議：NTP/SNTP ，ARP，UDP/ Time，net，ICMP，SNMP，MD5；
8．天線長度標配30m,可選50、60、80、100、120、200米
（3） 關(guān)口表應(yīng)具備完整的內(nèi)部運行狀態(tài)功能；
（4） 關(guān)口表應(yīng)同時具備測量電壓內(nèi)部供電和外接電源供電兩種工作電源方式，優(yōu)先使用外接電源供電，在外接電源失去供電后能夠自動投切到測量電壓內(nèi)部供電方式，確保在任何情況下關(guān)口表都不會失去工作電源。
（5） 關(guān)口表應(yīng)具有多級別訪問權(quán)限，每個級別的訪問權(quán)限可以設(shè)置，每個級別能夠支持多個用戶，每個用戶擁有各自的用戶名和密碼等。
綜上所述，在選擇關(guān)口表的時，應(yīng)從實際需求出發(fā)，在計量方式、電網(wǎng)運行、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)采集實時性、用戶種類等方面綜合考慮關(guān)口表的功能設(shè)置。