直流采样及电量变送器
第七节直流采样及电量变送器
“采样”是将现场连续不断变化的模拟量的某一瞬间值，作为“样本”采集下来，供计算机系统计算、分析和控制之用。采样分为“直流采样”和“交流采样”两种。
进行直流采样需要通过一种叫做变送器的设备。变送器是一种物理量变换器件，可以把输人的某种形式物理量按比例准确地变换为同一种形式或另外一种形式的物理量。本节主要介绍的是电量变送器，如电流变送器、电压变送器和功率变送器等。除电量变送器外，还有温度变送器、压力变送器等非电量变送器。非电量变送器一般被称为传感器。
一、直流采样及其优点
将u, i等交流模拟量经过电量变送器整流为相应的直流电压信号，再由模/数(A/D) 转换器转换成相应的数字量，就是直流采样。因为对于A/D来说，是对直流模拟信号进行采样和变换。
直流采样有如下优点:
(1)直流采样对A/D转换器的转换速率要求不高，因为变送器输出值是与交流电量的
有效值或平均值相对应，变化已很缓慢。
(2)直流采样后只要乘以相应的标度系数便可方便地得到电压、电流的有效值或功率值，使得采样程序简单。
(3)直流采样经过了变送器的整流、滤波等环节，抗干扰能力较强。
二、变送器的性能指标
变送器性能好坏对电网调度自动化系统的影响是非常大的，有时甚至成为电网调度自动化系统能否正常运行的关键问题，因此对其性能必须给予足够的重视。准确度和响应速度是对变送器的最基本技术要求。此外还要求变送器具有抗干扰能力、性能稳定、运行可靠、调试方便等。
变送器主要性能指标如下:
(1)准确等级。目前使用的有。.2级和。.5级，其含义是在标准条件下，变送器最大
误差不超过。.2%和0.500。在运行现场，因温度、磁场等条件不同，允许有一定的附加
误差。
(2)抗干扰性能。主要指抗磁场干扰能力。当变送器选用0-}-5V直流电压输出时，受磁场干扰影响较大;而选用5mA恒流输出时，抗干扰能力较强。
(3)耐压性能。输人端对输出端应能承受交流1000V/min，输人端对外壳应能承受交流2000V/min。进行耐压实验时，短时耐受冲击电压按正、负二个方向加1. 2kV/50}cs尖脉冲5000V试验电压。
(4)抗电压、电流过载能力。事故情况下电压、电流超过正常许多倍，此时变送器应
具有输出饱和性能，以保证后面设备不受损害。一般过电压能力为允许短时1. 5倍呱10 次，长期1. 2倍UN2h;过电流能力为允许短时2倍IN 10次，10倍IN 5次，长期1. 2倍IN2ho
(5)温度影响。要求适应温度范围广，在温度变化时所引起的附加误差小。一般产品可适于在一10-v-h-55℃下可靠工作，其输出变化小于0. 50oa
(6)密封与抗潮性能。一般产品允许在相对湿度95%下正常工作。元件和印刷电路板表面应涂有防潮保护层。
(7)响应时间，反映了变送器的时间性能。它与时间常数既有联系又有区别，时间常数:是指接人输人信号后输出从0快速上升到稳定值的63%所需时间，而响应时间T则是输出从。上升到稳定值的99%所需时间，二者的区别可由图2一12表示出来。一般产品的响应时
间小于400ms o
(8)线性指标。变送器输出与输人应当是成正比的，亦即线性的。但实际上总存在非线性误差，用非线性度表示。一般产品其输人值在1. 2倍额定值以下范围时，非线性误差应符
(9)产品分散性。具有先进工艺和严格质量管理的厂家批量产品，其性能具有较好的一
致性;而工艺方面条件差，尤其是手工生产的厂家产品，则有很大的分散性。
(10)长期稳定性能。若所用均为优质元件并经严格老化筛选，铁芯冲剪后经过严格退火工艺，就能保证产品运行后长期性能稳定，甚至几年内不必重新调校。相反，有的产品一年甚至半年就要重新调校，否则就不准确了。
(11)通用性能。产品结构模块化，可更换性好，维修方便。
(12)输出性能与负荷能力。变送器有直流恒压输出与直流恒流输出两种方式，对负荷的要求也有所不同，如表2一2所示。(9)产品分散性。具有先进工艺和严格质量管理的厂家批量产品，其性能具有较好的一
致性;而工艺方面条件差，尤其是手工生产的厂家产品，则有很大的分散性。
(10)长期稳定性能。若所用均为优质元件并经严格老化筛选，铁芯冲剪后经过严格退火工艺，就能保证产品运行后长期性能稳定，甚至几年内不必重新调校。相反，有的产品一年甚至半年就要重新调校，否则就不准确了。
(11)通用性能。产品结构模块化，可更换性好，维修方便。
(12)输出性能与负荷能力。变送器有直流恒压输出与直流恒流输出两种方式，对负荷的要求也有所不同，如表2一2所示。三、交流电流变送器
交流电流变送器串接于电流互感器的二次回路中，将互感器二次侧交流电流((0-}5A) 变换成直流电压或直流电流输出，按其构成原理可分为简单型和需要辅助电源的改进型
两种。
(一)简单型
图2-14为FS-13型交流电流变送器原理图及其外部接线。由图2一14 (a)中可见，FS-
13型交流电流变送器主要由中间电流互感器TA、桥式整流电路和RC低通滤波电路组成。电流互感器来的二次侧交流电流(正常值。}5A)从中间电流互感器的一对端子输人(通常
用1-4端子)，经整流滤波后直流电流经端子5-6输出，直流电压则可从端子7-8(或9-10 ) 输出。电位器RPl用来调节输出直流电流值，RP2和RP3分别调节两对电压端子输出的电压值。中间电流互感器TA既可以降低电流，又可使输出回路与输人回路在电气上进一步隔离。整流桥每个桥臂用两只二极管串联，是为了提高承受反向电压的能力。
电阻R，的作用是防止整流桥二极管损坏造成TA二次开路。R:的变化将引起输出改变，因此R1应采用温度系数小的金属膜电阻。
电阻R:和与之串联的四个二极管构成了非线性补偿支路。TA的铁芯材料(一般用冷
轧硅钢片)磁化曲线是非线性的，特别是起始部分斜率小。当输人电流较大时，TA工作于磁化曲线的AB段，此时输出电压与输人电流是成正比的。但在输入小电流时对应磁化曲线的OA段，则此时的输出电压有较大的负误差。有了由二极管组成的补偿支路后，利用二极管伏安特性的非线性，在变送器输人小电流时，二极管受到电压低，使其内阻变大，这就使补偿支路所分流的电流更加减少，输出直流电压(或电流)稍有增大，刚好补偿了TA铁芯
非线性引起的额外负误差。非线性补偿情形见图2一150
(二)改进型
图2一16为改进型交流电流变送器原理框图。高性能中间电流互感器的铁芯具有线性磁化曲线，从根本上克服了非线性误差，并可以采用运算放大器构成恒流输出电路(或恒压输出电路)。
精密的交/直流转换电路是由线性整流电路和平滑滤波器两部分构成的。
线性整流电路是在二极管整流器基础上加人了由运算放大器构成的反馈系统，使二极管整流产生的非线性畸变大大减小。图2一17 (a)所示为半波线性整流电路，此电路线性好、输出阻抗低，若运放开环增益Ko,104，则输出阻抗小于loo
图2一17 (b)为全波线性整流电路。当U;为正半周，A1输出为正，VD1导通，VD2截止，A1呈单位负反馈，成为增益为1的跟随器。此时AZ同相端和反相端均有输人，其输出为即U;,当U;为负半周时，A1输出为负，VDl截止，VD2导通，A2输出为{U; }，实现了全波整流。
图2一18为接入了有源低通滤波器的精密
交流一直流转换电路。有源低通滤波器由运放A3构成。A3输出电压全部直接反馈到它的同相输人端，输出端纹波成分被大大减少了。图中二极管VD3, VD4用来防止电力系统短路引起的大电流损坏运算放大器。
恒流输出比恒压输出有更好的抗干扰能力，因此变送器还有恒压一恒流转换电路。
图2一19中0-}-5 V直流电压信号U;加于运放的反相输人端，三极管VTl接成倒相放大，VT2则作为射极跟随器，负载RL就串联子VT2的射极回路中。同时，从电阻R:两端引出反馈信号畴和认到A的输人端，对A反相输人端踌是正反馈，对A同相输人端阶则是负反馈。当运放放大倍数K。很大时，可
以证明:Ug vUT，此时输出电流为盛
v'} W }y } mHy 上式说明输出直流IO与负载RL无关，仅与输人电压U;成比例关系，满足了恒流特性
要求。当然，RI还是要在允许的范围之内(一般RL为0---1. 5kS2>。此电路参数适当选定后，当U; =0-}-5V范围时，l0=0}-lOmA，两者呈线性关系。
图2一20为输出电流为4-v20mA的恒流电路，与图2-19的区别主要是运放的同相端不接地而改接一1. 25V电源。这样，当U;在0-}-5 V内变化时，输出电流在4^-20mA内变化。这个电路的优点在于当变送器输出端故障开路时to为零，而无故障时1。至少为4mA，两者有明显的区别。图2一19的电路则无上述优点，当输出端I。为零时，无法判断是断线故障还是输人电流为零。
四、交流电压变送器
交流电压变送器将100V左右的交流电压变换成直流电压或直流电流输出。也分为简单型和改进型(需要辅助电源)两类。
(一)简单型
图2一21为FS-14型电压变送器原理图和外部接线图。该变送器由降压、全波整流、阻容滤波三部分构成，可输出两路直流电压(端子7-8和9-10)和一路直流电流(端子5-6 ) o 当不用电流输出时，端子5-6应短接。电阻R,的作用是保证桥式整流的二极管损坏导致中间电压互感器(TV)二次侧短路时，电力系统的大电压互感器二次侧不会短路，仍可正常
工作。
电力系统的大电压互感器二次侧电压变动范围一般仅为100 V士20V以内，所以可不考
虑中间电压互感器(TV)铁芯的起始磁化曲线导致的非线性误差问题了。
(二)改进型
图2一22所示为改进的交流电压变送
器原理框图，由中间电压互感器、精密交/直流转换电路和恒流输出电路构成。五、功率变送器功率变送器用来测量交流电路中的有功功率和无功功率。单相有功功率测量元件是功率变送器的基本元件。在单相有功功率测量元件的电压回路中加一个900移相电路就变成了无
功功率测量元件，用两个或三个这样的基本元件就可以构成三相功率变送器。(一)单相有功功率的测量在交流电路中，有功功率的定义是
v工‘vo甲va wo}u田‘甲/
式中:U, I分别为电压、电流有效值;华为电流滞后于电压的相位角，即功率因数角。
有功功率为
由于瞬时功率的第二项为余弦函数，故积分为。
(二)用采样乘法器测量功率
传统的功率变送器时间常数较大，难以满足快速检测的需要。随着新技术的发展，现已出现多种以新方法构成的功率变送器。下面简单地介绍其中的一种。
图2一24表示了一种功率测量的原理图。在单相交流电路中，有功功率P可以表为
从图2一24中很容易看出，当电压瞬时值u刚好是峰值呱时，电流瞬时值i等于与cos杯编为电流的峰值)。因此，只要准确测出电压峰值时刻的电流瞬时值，并将它和电压峰值相乘，就能够求得有功功率尸，因为
第八节交流采样
交流采样不采用以整流为基础的变送器，仅仅将二次交流电压、电流信号经交流
变换器(小TV和小TA)隔离和降低幅值后，仍以交流模拟信号供A/D进行采样，然后通过计算得到被测量的有效值等参数。
交流采样有以下特点:
(1)实时性好，能反映原来电压、电流的波形及其相位关系，可用于故障录波，微机继电保护也必须采用交流采样;
(2)由于免去了大量常规变送器，使占用空间和投资均可减小;
(3)采样点数需较多，如每周波要采样12, 16, 20, 24点，甚至采样32点(分析高次
谐波需要)。
交流采样的优点是速度快，投资省，工作可靠，维护简单;而缺点则是程序设计较复杂，要求A/D接口是双极性的，对A/D转换速度要求较高(一般要求每通道转换时间不大于50} ) o A/D转换器字长有8, 10, 12位等，其中8位字长A/D转换器除去1位符号位，实际上只有7位有效值，转换精度只有1/128,因此通常采用10位或12位字长的A/D 转换器。
一、交流采样的接口电路
交流采样的接口电路如图2一29所示。从电压互感器(TV)和电流互感器(TA)输出
的电压和电流，首先经过交流变换器转换成士5V(峰值)的交流电压。为了排除干扰，变换器原方相间和相地间应接上抗干扰电容，同时原、副方应有可靠的屏蔽。在送到A/D变换器前，还应通过前置滤波器(ALF)，将400Hz以上高频成分滤去，以保证采样定理的要求得到满足。
二、交流采样的算法
交流采样得到的是正弦信号的瞬时值，需要通过一种算法把正弦信号的有效值计算出来。交流采样的算法很多，下面介绍几种常用的算法。(一)一点采样算法一点采样算法需同时采集三相电压和电流，计算出信号的有效值。其计算公式如下
3}/ 3
一点采样算法对采样没有定时的要求，不需定时器也可以进行数据采集。其缺点是算法中没有滤波作用，且要求三相对称，当系统有高次谐波或三相不对称时会产生误差;同时，算法中要求输人同一时刻三相电流和电压，一般的lOkV线路不具备这种条件。
(二)两点采样算法
两点采样算法优点是简单快速;
(三)多点采样算法
基于均方根值的多点采样算法，缺点是无滤波作用，信号如有谐波分量会影响计算精度。是根据周期连续函数有效值定义，将连续函数离散化，可以得出电压、电流的表达式为
式中:N为每个周期均匀采样的点数
(均匀二字非常重要，否则不准确了);u，为第i点电压采样值;2;为第Z点电流采样值。
由连续函数的功率定义可得离散表达式为
Q一}J“一r0一} m)‘一r0
式中:u; } i;为同一时刻的采样值。
均方根算法不仅对正弦波有效，当采样点数较多时，也可较准确地测量畸变波形的电量，这是它的主要优点。当然为减少误差，采样点数N要增多，而这会使运算时间增加，使响应速度降低。当N取20，选用10位A/D变换器时，U, 1的误差约为0.500, P, Q 的误差小于0.900。如选用12位A/D变换器或N更大些，精度还可提高。
三、交流采样的微机电里变送器
(一)常规电量变送器及直流采样的缺点
(1)常规变送器本身有误差，因其功耗大，又使TA, TV误差增大，综合误差更大。
直流采样电路中非线性元件如铁芯、整流二极管等都会引起误差，例如多数标明为0. 5级(即误差不大于0.500)，实际运行中还达不到。
(2)变送器长年运行，外加电磁场、温度的影响，使元器件性能变坏。采用运放、二极管等器件会发生‘`0'，飘、温飘等，性能不稳定，因此要经常去现场调校，由于其数量大，调校费时费力。而且电力线路中的谐波分量对于常规变送器的精度影响较大，在一些特殊场合，如大功率电机启动较频繁的场所，变送器的测量精度受谐波影响而降低了输出信号的精度。
(3)直流采样电路因有RC滤波环节，因而时间常数较大，响应时间有的长达300^}400ms.这使采样实时性较差，无法反映被测交变量的波形变化，不能适用于微机保护和故障录波。
(4)常规变送器分立安装，硬件数量多，接线繁琐。很多变送器组成笨重的变送器屏，增加了占用空间和投资，总造价高。由于直流采样是对变送器送出的4-v20mA/0^-5V 等直流输出信
号进行模拟量采集，要求配置A/D模块或板卡。另外考虑到一次信号电缆费用，综合成本较高。
(二)微机电量变送器的基本原理
微机变送器直接对TV, TA输出的交流电压电流采样，数字化(A/D)以后经过计算得出电压、电流的有效值和有功、无功等各种电量值。
微机电量变送器的结构框图和接线图，如图2一30所示。
图2一30 (a)中的电压(电流)隔离变换器包括小TV(小TA>、运算放大器及限幅电路等，采样保持器可将同一瞬间采样得到的电压、电流瞬时值保持一段时间，然后依次通过多路开关进人A/D(模/数转换器)进行数字化。如果不使用采样保持器，先、后采样的电压_由流Q,ic不早同一时ail的.计算功率值时必须对仗一时间差予以校正。
一个工频周期内采样点必须均匀分布，这是计算方法要求的条件，否则会产生计算误差。电压过零检测对工频周期T进行测量，再除以每周期内采样次数N，这样就可计算出采样间隔:一T/N。以:为周期的均匀脉冲信号，指挥采样保持器进行采样。
上述测得的仅是上一个周期的T，而频率总会有微小变动，为此可改用前几个T 的平均值。但用这种方法仍然会有误差。真正能够保证无论频率如何变化，都能使采样点在每个周期内严格均匀分布，则需采用锁相环技术。
锁相环能使其输出信号的频率紧紧跟踪其输人信号的频率，其原理框图如图2一31 (a)所示。鉴相器将电压控制振荡器(压控振荡器)的输出信号uo(t)的相位和输人信号u; (t)相位进行比较，其输出电压ua(t)与这个相位差对应;环路滤波器能滤除ud (三)微机电量变送器的优点 <1>微机变送器的核心是单片机，其工作稳定，可靠性很高。 (2)响应快、精度高。只要适当提高采样次数N，适当提高CPU主频，即可减小误差，提高响应速度，使测量误差显著减小。 (3)作为综合测量系统可资源共享，一套装置可测多条线路上的P, Q, U, I, cos}p, f及电能等多种电气参数，比采用常规变送器具有更高的性能价格比，经济性更好。 (4)性能稳定，不必经常调校，1}2年调校一次即可，且数量也少，节省了许多工时。 (5)多功能，一台微机电量变送器相当于几十台常规电量变送器，并且可以选择需量测量、多次谐波测量及多种电量越限控制或报警等综合功能。 (6)稳定性好，不受谐波干扰。采用先进的交流采样算法、数字式谐波测量和滤过技术，适用于多种复杂环境及恶劣场所，抗干扰能力更强。 (7)结构新颖，配置灵活。小型化的外观设计，导轨安装方式，并可扩展LED/LCD 等综合显示单元。 (8)微机电量变送器可分布式安装在高压开关柜或低压抽屉柜内，其电源采用交/直流220V电源直接供电，安装更灵活，应用更广泛。第九节模拟量的采集与处理图2一32所示为模拟量输人输出通道(直流采样)框图。图中虚线框1内为直流采样的模拟量输人通道，模拟量P,Q、U, I经变送器变换成5V以下的直流模拟电压，最后经模/数(A/D)转换器转换成数字量后才能进人计算机。而虚线框2内为模拟量输出通道。 下面对图2一32中各元件的作用及原理分别加以介绍。 一、滤波及信号处理 电力系统运行参数u, i等经过TV, TA输出后，经变送器变成0-v5V(或4-y20mA) 的直流模拟信号。为消除干扰，提高输人信号的信噪比，可采用一级或二级硬件RC低通滤波器。同时RC电路又可作为过电压保护，防止浪涌电压进人通道内部损坏各种芯片元件。 不同变送器或传感器输出的电信号各不相同，因此需经信号处理环节将其放大或处理成后面A/D转换器所能接受的电压范围。通常A/D的输人电压范围，单极性为0-v5V,。一10V,0^-20V;双极性为O一士2. 5V, 0一士5V, 0一士10 二、多路开关(MUX ) 多路开关也称采样切换器，是一种受CPU控制的高速电子切换开关。由电量变送器送来的多路模拟量公用一套A/D转换器，只有被选中的一路才可以通过多路开关进人A/D 转换器，其余各量则需等候下一次的选择。 多路开关AD7506及其应用电路框图如图2一33所示。 16路模拟量从AD7506端子S，…，S。引人，当其中某一路被选中后即从〔)UT端输出。 选择是由EN, } , Az , Ai , Ao四个端子接收CPU命令控制的，表2一3为AD7506真值表(即开关选择表)。EN为片选控制线，当EN被置于低电平‘`0"，本芯片被封锁，16路开关均被断开;只有EN呈高电平“1”时，本芯片才被选通，此时由戊~Ao的电平决定选通的 开关编码号。例如}=1, AZ=0, A,=0, Ao=1，则第9号开关接通了(在十六进制中1001表示9)0 当AD7506导通时，其内阻并非为零(约有400SZ )，后面负载电阻必须远远大于此值，才能保证信号传输的精度。在图2一33 (b)中多片AD7506最后的输出经过电压跟随器A之后才送人12位A/D芯片AD574A，电压跟随器A是放大系数为1的运算放大器，就是专门用来提高输人阻抗，降低输出阻抗，提高传送精度的。 AD7506只有16路通道，如有更多的模拟量输人，可以使用多片AD7506采用图2一33(b>的接法。CPU通过接口1和译码器来选择要接通的开关号，在指定的开关完全导通后，即通过接口2给A/D转换器AD574A发出转换启动信号。当转换结束后由A/D转换器芯片的STS端发中断申请，CPU响应后就读人转换结果。也可以采用等待方式，经过预定的一段时间即可取数。在等待时段CPU还可转去从事其他工作。 三、数/模(D/A)转换器 数/模(D/A)转换器的作用是将二进制的数字量转换成相应的模拟量。因为有的控制执行元件要求控制信号是模拟电压或电流，另外，模/数(A/D)转换也需要用D/A转换器 来产生衡量未知电压的电压祛码。 D/A转换器主要包括运算放大器和电阻开关网络。图2一34为由权电阻网络实现D/A 变换的电路图。 (一)运算放器 运算放大器有两个输人端，“+”端称为同相输人端，“一”端称为反相输人端，其放大系数K很大。图2一34中信号由反相输人端“一”输入，“+”端接地。由于输人信号电压值很小(“+”、“一”两端之间)，所以“一”端电位与“+”端很接近，故又称其为“虚地”。在运放“虚地”概念之下，流过反馈电阻R}的电流可近似为几=-Uo}}/Rm o 运算放大器的输人阻抗很大，其输人电流可近似认为等于零，这样图2一34中权电阻网络输出总电流几乎全流经R},，即有 I}=h+Is+…+h+to=1}, 电量变送器介绍和用途 电量变送器变送器是一种将被测电量参数（如电流、电压、功率、频率、功率因数等信号）转换成直流电电量变送器流、直流电 压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。新型变送器国际标准输出的模拟信号电流值为4～20mA两线制的环路在发送数据以及控制那些易于以这一标准接受指令的某些执行器的过程中有广泛的应用。目前在国际上已作为模拟信号中的电流遥测技术唯一标准。在利用两根导线的电流遥测电路中，变送器工作电源与示读装置，包括传感器工作电源和发送导线的任何其它电阻都是相串联在环路内。 电量变送器是一种将被测量参数(交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、频电量变送器率、相位、功率因数、直流电压、直流电流等)按线性比例转换成直流电流或电压(电能脉冲输出)的测量仪表。 它广泛应用于电力、石油、煤炭、冶金、铁道、市政府等部门的电气测量、自动控制以及调度系统。新型变送器国际标准输出的模拟信号电流值为4～20mA两线制的环路在发送数据以及控制那些易于以这一标准接受指令的某些执行器的过程中有广泛的应用。国际上已作为模拟信号中的电流遥测技术唯一标准。在利用两根导线的电流遥测电路中，变送器工作电源与示读装置，包括传感器工作电源和发送导线的任何其它电阻都是相串联在环路内。 电量变送器工作原理 电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出 的DC4～20mA(通过250Ω 电阻转换DC 电量变送器1～5V或通过500Ω电阻转换DC2～10V)恒流环标准信号，连续输送到接收装置(计算机或显示仪表)。 电流变送器原副边高度绝缘隔离，两线制输出接线，辅助工作电源＋24V与输出信号线DC4～20mA共用，具有精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰、国内首创4种补偿措施和6大全面保护功能，两线端口防感应雷能力强，具有雷击波和突波的保护能力等优点。 特别适用发电机、电动机、智能低压配电柜、空调、风机、路灯等负载电流的智能监控系统。 电力自动化中电量采集与计量系统运用陆友平 发表时间：2018-09-09T13:00:45.547Z 来源：《河南电力》2018年6期作者：陆友平 [导读] 电力与人们的生活密切相关。在社会不断发展的过程中，人们对电力的需求也在不断的提升 陆友平 （国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司河北石家庄 050000） 摘要：电力与人们的生活密切相关。在社会不断发展的过程中，人们对电力的需求也在不断的提升，电力企业要想能够满足人们不断增长的需求，就需要对电力企业进行全面的改革。在电力企业发展的过程中，电量采集以及计量工作一直是其中的重点工作内容，电量采集以及计量的准确性将直接影响到电力企业经济效益的提升。因此，需要做好相应的电量采集和计量工作，在电力自动化系统中合理的应用电力采集和计量系统，从而保障电量数据信息收集的有效性，以保障电力企业的经济效益可以得到全面的提升。 关键词：电力自动化；电量采集；计量 引言 为了满足社会对电力的需求，提高电力企业市场竞争力，需要电力企业不断改进生产服务方式以适应现代化电力市场。科技发展使电力企业向着自动化、数字化、智能化方向发展，电力自动化系统的应用优化了电力企业管理制度，促进了经济效益的提高，为企业服务质量的进一步提升提供了条件，作为电力企业发展的重要环节，电量采集和计量系统的应用水平始终影响着整体电力系统运行，用户电量数据收集准确是促进电力企业经济效益提升的基础，要保证所收集数据具有准确性、可靠性，就需要提高电量采集与计量工作水平。电量采集与计量工作优化了信息采集操作流程，提高信息采集效率，节省了大量人力物力，使电力企业管理制度得到完善，服务质量得到提升，获得更多经济效益。 一、电量采集与计量系统的简要概述 1.1主站系统的组成 数据终端服务器、前置机、应用软件、服务器和MODEM共同组成电量采集与计量系统。电量采集与计量系统工作在整个电力自动化工程中起重要作用，系统管理复杂，采集计量工作内容较为繁琐。 在电力自动化系统中，包含多个电量采集计量点，电量采集与计量系统具有一定的全面性。使用过程中需要考虑系统的功能性，结合计算机网络通信技术的使用水平划分计算机网络信息技术的使用功能。对变电站进行有序处理，实现变电站电量的采集功能，对变电站的电流量进行系统管理，收集电量流动数据，监控电路的工作状况。 工作人员在局域网内就可以对电量采集以及对计量系统信息进行查阅，掌握不同地区的工作状况，了解该地区的电量运行情况，实现电量的信息数据分析，对系统数据进行精准掌控，了解场站的系统电量运行规律，以及电量网路的损害情况。智能电表具有防火、防盗与防雷功能、具有独特的漏电保护装置。智能电表是重要的电能量采集工具，使用无线网络通信技术，做出对计费表的调整，分析表码，用电功率，监控电流，电压的使用异常，收集电路工作信息，对出现的电力异常及时做出警示。 1.2分站系统组成以及信息采集渠道 分站系统由多个结构组成，具有独特的工作方式，应用信息软件实现对数据的收集。使用电能表检测实际的电流信息数据，通过信息数据处理器分析处理数据，建立特有的信息渠道，保证分站与主站之间的信息畅通，在各场站范围内实现有效的变电功能。使用电量采集终端对电量数据进行采集分析，经过系统整理，标记用电信息。在一定的时间节点内保证电力系统的正常应用。脉冲电量采集终端表现出较好的电力采集功能，建立采集通道，做好紧急应对措施。电量采集与计量系统之间具有密切的联系，通过铺设光纤数字通道，搭载电力传输载体。电量采集与计量系统主要通道为数字光纤通道，除此之外还存在一些信息备用通道。进行信息通道的切换，降低电量数据故障，增加系统的抗干扰能力。 二、电力自动化系统中电量采集和计量的运用 2.1自动化系统在自动抄表中的应用 抄表方式的飞跃程度，就是对其计量自动化系统在应用中最直接的体现，远程抄表方式比之传统的人工抄表方式，不仅节省了抄表工作上人员的投入，也切实提升了其抄表效率与抄表质量。抄表作为电能计量最基础，也是最重要的工作之一，一直以人工抄表的方式进行工作，而一旦在执行工作期间出现失误、例如错抄、误抄的现象发生，就会使计量的准确度，真实性发生严重扭曲，并且使 用人工方式抄表，不仅效率极低，任务极为繁重，且浪费了大量的人力及交通成本。而电能自动化系统的出现使远程自动抄表成为可能。 2.2在计量装置检测及异常处理上的应用 自动化系统在所有终端设备上的报警功能都完整支持，通过分析通讯状态和数据异常等数据，分析提供了断相、失压、数据异常、数据不全、数据越线、数据流量异常、通讯异常等报警功能。系统建立了一个覆盖全网，实时在线、全方位的计量装置远程监测系统，它的建成投运，使得故障诊断技术与计量装置运行管理模式实现了飞跃式发展。 2.3在用电检查工作中的应用 一直以来，都是依靠人工开进行传统的用电检查工作，不管是常规的用电检查还是线损异常，窃电检查等一些工作都需要专业人员亲自到现场才能完成，庞大的工作量与整日的奔波使得工作人员难以时刻保证用电检查工作的质量与效率。直到电能计量自动化系统的出现，可以实时针对用电状况进行检测，出现异常状态及时报警，此举为检查人员显著提升了检查效率。 2.4在用电负荷特性分析中的应用 供电企业一直努力掌握各类行业的负荷特性与开展用电负荷的分析工作，但一直以来并没有办法成功获取实时负荷数据，而专业的SCADA也只是针对一部分区域做出分析。而拥有强力负荷分析自定义功能的计量自动化系统，完美对其各类各业，工业区，居民区进行自定义，并及时获取用电负荷特性。对运行监控工作提供了有效针对性措施。 三、提高电力自动化中电量采集和计量水平的措施 3.1对电力自动化系统进行科学的安装和调试 电力企业在电力自动化系统建设过程中需要选择标准的电能接口，但是有时存在着电子机械设备与电能接口有所不同，这就造成了 智能电量变送器 使用说明书 产品介绍 智能电量变送器采用全隔离技术,可直接采集交流电压、电流信号，可测量工频、电压、电流以及相位差和单项、三相平衡功率；采用专用的集成芯片，抗干扰能力强，稳定性高；通过编程器可在线修改显示量程，变送输出范围；带有液晶显示功能，具备RS485口通讯功能，采用标准MODBUS RTU协议与上位机连接可构成数据采集系统及控制系统。 ★单相有功功率计算公式：P=U×I×COSΦ ★三相有功功率计算公式： ★无功功率计算公式： 1 显示面板外观结构图 输入 输入信号交流0～600V输入，600V以上由电压互感器转换为满量程为100V的电压输入 交流0～5A输入，5A以上由电流互感器转换为满量程为5A的电流输入 输出 输出信号4-20mA，0-10mA，0-20mA，1-5V，0-5V 输出负载电流型≤500Ω，电压型≥250KΩ 通讯MODBUS-RTU协议，RS485传输距离≤1000米；RS232传输距离≤10米；信号传输率≤9.6kbps 电源 电源DC24V（±10%），AC100-240V，50/60Hz 功耗≤2W 其它参数 ≥100MΩ（500VDC时） 绝缘阻抗 （输入/输出/电源/通讯之间） 耐压强度 1500Vrms (1 min，无火花) （输入/输出/电源/通讯之间） 工作温度0～50℃(无凝露、无结冰) 相对湿度25%～85%RH 保存温度-10～60℃(无凝露、无结冰) 安装方式35mmDIN导轨安装 安装尺寸22.5*110*115mm(宽*高*深) 传输精度0.3%FS 响应时间≤1S 电磁兼容性符合GB/T18268工业设备应用要求（IEC 61326-1） 3 接线图 注1：通迅功能和变送输出功能只能选其一（即带变送功给就不能带通迅功能，反之，带通迅功能就不能带变送功能） 注2：电流，电压输出通过主板上的J2切换，如下图所示： 直流电流输出直流电压输出 短路环状态 ★ ★三相平衡负载测量时，接线方法如下： 分析电力自动化系统中电量采集和计量的运用 发表时间：2018-06-25T16:44:51.357Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：陈霞[导读] 摘要：电力自动化系统有很多部分构成，但是目前应用比较广泛，技术也相对比较成熟的就是电量采集与计量部分。 (杭州凯达电力建设有限公司 311100) 摘要：电力自动化系统有很多部分构成，但是目前应用比较广泛，技术也相对比较成熟的就是电量采集与计量部分。电量采集与计量实现自动化后，不仅能够对用电信息及时有效的收集整理，也可以对电量进行及时的核算，使得电力自动化系统操作越发简单，安全、稳定。为了提高实时抄表工作的质量，降低抄表误差，实现自动采集和计量电量的目的，就需要应用电量采集和计量系统。文章简要分析了 电力自动化系统中电量采集和计量的运用，为后期提供有价值的参考。关键词：电力；自动化；电量；采集；计量电量采集和计量系统指的是借助于一系列专业化的方法和手段，来收集和统计各个厂站的用电量。技术人员将采集到的信息上传到互联网上，用户要想获得信息，只需要浏览网页即可。这个系统涵盖了很多专业化信息，可以详细地显示各地供电量、电表的运行参数等。 1 自动电量采集及计量系统结构 1.1 主站系统构成通过研究发现，数据终端服务器、前置机、服务器和应用软件等共同组成了主站系统。电量采集和计量系统作为一个全新的领域，涉及了很多专业，系统管理的计量点又有着十分庞大的数量。系统包括诸多变电站和计量点，应用了先进的计算机网络通信和控制技术，采用了分层分布开放型结构，充分考虑了系统功能的全面性和实用性，促使变电站电能量的自动采集、传输、存储和分析等功能得以有效实现。局域网上的用户只需要借助于IE 浏览器，便可以对本系统采集的各厂站电能量数据进行有效浏览，对电子式电能表的各种运行参数进行掌握。系统通过移动通讯部门，在用户端加装的电量采集终端内安装手机卡，通过无线通讯技术和网络，随时采集用户计费表的表码、电流以及其他的各项运行数据等，实现了远程自动抄表、数据对比分析功能。 1.2 分站系统构成电能表、电量采集终端和应用软件构成了分站系统。电能表对电流进行采集，经过计算处理这些电压数据后，将其存储在内部存储器中，同时结合指令，通过标准的接口总线向电量采集终端进行输送。电量采集终端集中数据，通过信道向主站发送，然后进行处理和保存，实现各个厂站出线、主变的电能表数值和电量自动平衡计算，同时还能够及时发现电量的异常情况。在通讯方面，采用的是220 V 线路载波、无线、专用线等，控制数据更新、处理传输在3 min 以内，保证在停电或通道故障时，数据不会丢失，且采集后能立即发送出去。集中器与80 个采集器相连接，用来采集低压用户居民集中区脉冲电能表的脉冲电量，结合需求，可对其进行整理，还可以对各个用户表的功率和需量值进行监测，对电能量数据进行现场保存。终端具有时钟系统，可以将其作为时间标准，保存和修改各用户表的各项参数；当低压停电时，可以长期保存时钟、电能量数据和各表参数。 1.3 信道信道包括主信道和备用信道。主信道是数字光纤通道，备用通道包括电力载波通道、微波通信和市话通信等。如果主信道出现故障，则可以向备用信道自动切换。通信规约要与带时标电量数据的抗干扰性、高可靠性传送要求相满足，要支持多种计费终端规约，且支持TCP/IP 网络通信协议。 2 自动电理采集及计量系统功能 2.1 主站系统功能按照模块化来进行主站设计，依据功能来划分模块，主要可以划分为控制部分、数据库管理部分、前置通信部分和数据处理部分等，其中整个系统的核心是数据库，其他的模块只有依据数据库系统才能正常工作。具体是将接口提供给MIS 系统，可以共享数据，实现局域网程序方式查询数据和打印报表，通过浏览器来查询分钟数据、小时数据和日数据等。旁路代自动识别和旁路电能量自动加入被代线路电能量的功能也是其所具备的，可以无缝连接旁路电能量时标和被取代线路电能量时标，还可以接收监控系统所接收到的有关信号，准确统计旁路替代时的电量，并正确处理线路切换期间的电量分流情况，保证数据的完整性和准确性。管理人员应用图形化的方式，只需要借助于各个厂站的一次接线图，就可以直观查询各种数据，并且对比相应时期。系统可以远方查询和管理各个厂站电量采集终端。在电费查询方面，可与电费数据库相连接，自动接听电话播报用电量、电费、当月用电量等信息。 2.2 厂站端系统功能通过RS485 总线，厂站的电量采集终端可以对数据进行抄录，系统可以应用完整的商用数据库，带时标存储采集到的数据，最小时间间隔为1 min。能够存储每天、每月的电量和表底，存储每条分路各种时段的用电量；如果出现终端电源异常情况，可以对开始时间和结束时间进行记录。 3 系统运行要制定管理制度各个厂站、各级调度等都需要将系统的运行和维护内容加入规章制度中。不能使用非法软件与数据库进行连接，也不能修改或丢失系统原始数据和统计模型；要对计算机病毒进行拦截，避免危害到系统；为了保证系统的安全，主站可以设置不同等级的操作权限，避免非法设置参数；如果是重要信息的操作，例如对硬盘原始数据文件进行删除等，需要先保存相关信息，比如操作内容、操作时间和操作人员姓名等，除了供人查阅之外，还可以将其打印出来；需要严格依据进程调度程序来运行系统中的所有操作，操作员经过密码认证后，就可以进入到进程调度程序中，通过人机界面实现监控、增加、删除和激活等操作；要定期维护系统的软硬件设备，如果故障并不严重，可以由专业技术人员和工程师进行处理——为了方便工程师安装和启动设备，通常会备份软件资料。 4 结束语综上所述，随着时代的进步和发展，越来越多的先进技术和设备被应用到电力系统中。可知电力自动化系统中的电量采集与计量的运用，对电力企业的后续发展起着非常重要的作用。电能量自动采集和管理系统的应用，可以有效地节省人力、物力资源，同时提高供电企业的生产经营管理水平和效率。在实践过程中，需要结合具体情况，不断健全和完善相关制度，以便企业领导作出更加科学合理的决策，使电力企业获得更快的发展。参考文献: 电力监控和数据采集系统 【摘要】本文从电力监控系统的结构与功能、PMC916智能化数据采集系统，以及电力数据的采集系统这三个方面对电力监控和数据采集系统进行阐述。 【关键词】电力；监控；数据；采集 一、前言 随着计算机信息技术的不断发展，电力监控系统也到了极大地发展，为了更好地进行监控，就需要相关的数据采集系统的建设。 二、电力监控系统的结构与功能 1.电力监控系统的结构 电力监控系统是一个复杂多样的程序，它一般是由信息控制系统、现场控制系统和问题处理系统三方面共同构成的。这三部分构成了一个整体，共同发挥作用，全方位的监控电力系统的运行。 信息监控系统是电力系统构建中必不可少的一部分，由于电力监控系统在运行过程中现场端和PLC 系统的主控端距离较远，因此，信息监控系统就成为了这个中转站。目前，系统的通信网络主要是以智能设备为主，负责各个网络的通信，从机则是由智能变送器、可编程控制器、现场控制单元构成的，用来传输数据。 PLC 可编程结构、传感器、执行装置等一系列设备共同构成了现场控制系统的子系统，用于执行命令程序，采集现场信息，并进行实时监控。同时，它还可以通过传感器对数字、开关量等信息进行处理，从而获取电力系统现场使用的具体情况。 顾名思义，问题处理系统就是用来处理连接过程中所遇到的困难的。简单来说，就是在接收到现场控制子系统传过来的各种信号之后，把它们转化为声、光、电或者图像，为工作人员提供信息的指导。具体来说，就是通过报警系统、显示屏、模拟屏等设备的运行，帮助工作人员对电力系统运行信息进行及时有效的处理。 图1 2.电力监控系统的功能 由电力监控系统的构成可以得知其最主要的功能体现为现场监控、信息采 远程采集电能计量数据 为更好地高效地发挥远程采集监控功能，研究远程采集计量数据，有效地控制电能计量装置故障，起到降损节能的功效。该文针对大客户电能表接线特点，总结相应类型接线方式电能表的故障时其计量参数的特性，分析朝阳供电公司现有大客户远程采集数据中出现的相关故障类型，建立了一套远程采集计量故障类型判别模型。 关键字：数据采集电能计量远程 在完成消除隐患工程及实用化工作后，朝阳供电公司的大客户电量采集系统的规模将达到3000多台。采集电量比重由现在的70％有望上升到75％。这些大客户群体主宰了朝阳供电公司的售电量，如果只用于采集算费实在有些可惜。使之用于计量装置的故障监控，现仅限于表计失压报警，而且数据并不完善。缺乏一套完整的远程采集计量参数的监控系统，这在北京电力公司范围内也是空白，随着采集器的普及应用，亟待建立远程采集计量参数的监控系统，使之发挥全效。 1电能计量装置的运行情况分析 电能计量装置故障和计量差错多种多样，主要有以下几方面：电能表、互感器失准或损坏，电压熔丝烧断，电能计量装置接线错误，电流回路短路，窃电行为引起的计量差错。 Y/y、V/v接线方式的电能计量装置配置，三相四线或三相三线制的有功及无功电能表，电压互感器、电流互感器及连接电能表与互感器的二次导线。由于电能表型号、种类较多，不同型号、种类的有功电能表所反映出的参数也不同。 1.1三相高压多功能电能表一二次电压断相 现常用多功能电能表规格为：3×100V，3×1.5(6)A。重点分析三相三线高压多功能电能表错误接线时的读数。如果一次某相电压断， 那么此相和B相电压读数为零，而一次B相电压断时，A、C相电压减半；如果二次A相电压断时，A相电压值减半，二次C相电压断时，C相电压值读数减到1/3，二次B相电压断时，A、C相电压读数分别减到2/3、1/3。 现常用多功能电能表规格为：3×100/1.732V，3×1.5(6)A。重点分析三相四线高压多功能电能表错误接线时的读数。如果一次某相电压断，那么此相电压读数为零；如果二次某相电压断压时，那么此相电压读数为零，而A相断时，其它两相电压读数减到一半，B、C相断压时，其它两相电压读数分别减到2/3、1/3。 对于电压互感器的运行，应注意其电压是否正常，故应定期测试电压，或加装断压计时装置，发现电压不正常断压时，其一是要分清电压互感器的接线是星形Y接线，或是开口三角形V接线；其二是一次熔丝断，还是二次熔丝断；其三是断那一相电压。在以上三方面都清楚后，才能进行计算更正系数，否则计算错误，造成少收或多收电费。 对于开口三角形V接线的电压互感器和星形Y接线的电压互感器两者之间有不同的地方，也有相同的地方。相同的地方是V接线的电压互感器断一、二次侧电压的更正系数和星形Y接线的电压互感器断二次侧电压的更正系数均是一样的。所以除了对星形Y接线的电压互感器断一次侧与二次侧电压不同外，还要区别是星形接线电压互感器断电压还是开口三角形V接线电压互感器断电压，以及是断A 相、B相、C相等。规程规定电压互感器二次侧是不装设熔丝，所以星形Y接线的电压互感器断二次侧电压是不应该有的，但是电能表的电压线圈还是有可能断线的，因此在这种情况下就可以采用Y接线的电压互感器断二次侧电压的更正系数计算。 1.2三相高压多功能电能表二次电流回路断线或短接 现常用多功能电能表规格为：3×100V，3×1.5(6)A，重点分析三相三线高压多功能电能表错误接线时的读数。 对于电流互感器运行，应注意其电流是否正常，应定期监测电流读数，通过读数的异常现象来判断是A相、B相、C相哪相电流回 变送器原理 两线制V/I变换器IC:DH4-20 工业上普遍需要测量各类非电物理量,例如温度、压力、速度、角度等,都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。 采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大,导线电阻串联在回路中不影响精度,在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。 电流型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出,必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线,加上两根电流输出线,总共要接4根线,称之为四线制变送器。当然,电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND）,可节省一根线,称之为三线制变送器。 其实大家可能注意到, 4-20mA电流本身就可以为变送器供电,如图1C所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载,特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。这种变送器只需外接2根线,因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为4mA,因此只要在量程范围内,变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。 在工业应用中,测量点一般在现场,而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算,省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两线制传感器必然是首选。 输出为标准信号的传感器。这个术语有时与传感器通用。 变送器种类很多,总体来说就是由变送器发出一种信号来给二次仪表使二次仪表显示测量数据。 将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯契约方式输出的设备。一般分为：温度/湿度变送器,压力变送器,差压变送器,液位变送器,电流变送器,电量变送器,流量变送器,重量变送器等。 变送器——遵循一个物理定律（或实验数学模型）将物理量的变化转化成4-20mA等标准信号的装置。 变送器将传感信号转换为统一的标准信号：0/4-20mADC,1-5VDC,0-10VDc 变送器：除有传感的效用之外还有放大整形的效用,输出为标准的控制信号．如：４－２０mA 什么是变送器的二线制和四线制信号传输方式? 二线制传输方式中,供电电源、负载电阻、变送器是串联的,即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号,目前大多数变送器均为二线制变送器；四线制方式中,供电电源、负载电阻是分别与变送器相连的,即供电电源和变送器输出信号分别用二根导线传输。......请看变送器八问八答。 一．什么是两线制电流变送器? 什么是两线制?两线制有什么优点? 两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线,这两根线既是电源线,又是信号线。两线制与三线制 (一根正电源线,两根信号线,其中一根共GN D) 和四线制(两根正负电源线,两根信号线,其中一根GND)相比,两线制的优点是： 1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响,可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用； 2、在电流源输出电阻足够大时,经磁场耦合感应到导线环路内的电压,不会产生显著影响,因为干扰源引起的电流极小,一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。 3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差,对于4～20mA两线制环路,接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差,因此,可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远； 4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接,不因电线长度的不等而造成精度的差异,实现分散采集,分散式采集的好处就是：分散采集,集中控制.... 5、将4mA用于零电平,使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。 6,在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。 三线制和四线制变送器均不具上述优点即将被两线制变送器所取代,从国外的行业动态及变送器心片供求量即可略知一斑,电流变送器在使用时要安装在现 . 基本技术要求 2.1满足标准 1、遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。对于采用合资或合作产品，还遵守合作方国家标准，当上述标准不一致时按高标准执行。 2、所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母均遵守国际标准化组织(ISO)和国际单位制(SI)的标准。 3、遵循的主要现行标准： 2.2电源参数： 2.2.1 交、直流两种供电方式，当交流掉电时，不间断自动切换为直流供电；交流恢复后不间断自动切换回交流供电。 2.2.2交流供电：220V±20%（有效值）频率：50Hz±10% 2.2.3直流供电：220V±15% 2.3.4 功耗：＜10W、15VA 2.3 时钟参数： 2.2.1 日计时误差≤0.5s/天 2.3.2 停电后，实时时钟运行时间≥50000小时 2.3.3 更换时钟电池时，时钟可持续运行时间≥5小时。 2.3.4 停电后数据保持时间：用串行存储卡来存储电能数据时，停电后无需供电， 数据保持时间＞10年。 2.3.5气候环境条件： 环境温度：-25℃～65℃，相对湿度：5%～95%（无凝露） 大气压强：86～108kPa。 2.3.6数据传输的可靠性： RS232、RS485口的传输、抄收成功率不小于99.9%； 2.3.7可靠性：平均无故障工作时间（MTBF）≥100,000小时，年可用率≥99.99% 2.3.8绝缘性能：绝缘电阻≥5MΩ（500V兆欧表）。 2.3.9机械性能：承受频率f≤10Hz、振幅为0.3mm及频率f在10Hz～150Hz范围内、加速度为 1m/s2的振动。对常规运输条件下的冲击，设备不发生损坏和零部件振动脱落现象。 2.3.10 电能量采集装置的电源输入端口、与主站及电子表通信端口应有专用防雷保护措施。 电力系统监控和数据采集系统 测控技术与仪器0840308234 张臻欢 摘要： 介绍了监控和数据采集系统各部分的功能和运行原理,以及一种基于USB和CAN总线技术的数据采集系统，该系统主要由一个USB-CAN节点和多个数据采集结点构成，采用CAN总线构成通信网，以USB总线接口实现主节点与计算机的通信，数据采集结点完成电力设备参数采集，可以通过一台主机监控多个电力设备状态参数。该系统实现了电力监控系统中的电力参数检测和总线通信，具有实时性强、可靠性高、抗干扰能力强、容易扩展新节点等优点。 关键词： 电力监控、数据采集、功能运行原理、通用串行总线、控制器局域网总线 引言： 计算机的出现，使监控系统的设计与使用发生了巨大的变化。在引入以计算机为基础的系统前，监控系统的功能局限于远程控制和简单的状态信号显示。当以计算机为基础的监控系统出现后，大容量的数据采集和处理才有可能被广泛地运用，并成为计算机系统的基本功能之一。随着电力工业的发展，电力系统的可靠性和电能质量越来越多的受到人们的关注，对电力监控也提出了更高的要求。 1监控及数据采集的功能 1.1数据采集 周期性地从RTU中采集数据是它的基本功能。电力系统中的大多数系统是以查询方式采集数据，即RTU仅在接收到主站对其请求后，才把数据传送给主站。它有2种可选用的RTU响应方式：第一种方式是发送所需点或点集的实际值或状态；另一种方式是仅发送前一次查询请求以来状态发生过的变化或数据值超过一预先定义的增量变化范围的点或点集。后者称为报告异常事件方式。此方式的主要优点是减少了主站处理时间。通信线路中平均负荷也比第一种方式要小。不过，通信线路必须具有足够的带宽容量，以适应最坏情况，即在电力系统出现大干扰时，大量点的数据会发生快速变化，而此时调度员却最需要及时和准确的数据。 数据采集过程可认为是一些专用及高度相关子过程的过程集。这些子过程为：a．对RTU 内部数据库的查寻及快速修改；b．主站周期性地对RTU进行查询；c．把主站所需的RTU 数据传送给主站；d．校核因传送所引起的数据错误；e．换算数据工程单位；f．通过写入来覆盖数据库中的原有状态或数值。 1.2信息显示 信息显示是有选择地检索数据库中固定数据及实时数据，并将其组合后提供给运行人员的过程。通常将其显示在有限的图形CRT彩色屏幕上。固定数据包括发电厂、变电站接线图的信息及其它不随时变化的可显示信息。可变数据包括二态或三态设备的状态和数量变化，并可能带有符号的模拟量。通过名字或标识符来表示的设备名称和点的标志常被认为固定值，并被附在变量后面。 显示常常选择分层的树结构形式。在此结构中，索引页面（或者叫菜单）允许运行人员用光标定位技术（键盘、鼠标、跟踪球或屏幕接触定位法）来选择各种信息的显示。在同一系统中，常常提供多种显示选择方法，如专用功能键、显示标识符或名字的键盘输入。 专用功能键使显示的时间大为缩短。但由于受空间的限制，因而这种键的数目是有限的。用标识符进行键盘选择，要求运行人员记住及使用相互参照表。 也有除CRT之外的其它显示介质。一般有动态模拟盘，它主要通过灯光的变化来显示。 供电公司电能计量远程采集管理系统应用 发表时间：2017-12-23T19:39:47.747Z 来源：《电力设备》2017年第25期作者：蒋康琪 [导读] 摘要：随着我国科学技术的持续发展和完善，计量方式得到多元化的发展，慢慢实现了电量采集的远程化和自动表计校验。 （国网河南省电力公司许昌市建安供电公司河南许昌 461100） 摘要：随着我国科学技术的持续发展和完善，计量方式得到多元化的发展，慢慢实现了电量采集的远程化和自动表计校验。但从近几年的现状来看，目前的供电公司电能计量远程采集管理系统应用研究水平还比较低，使得很多电力企业难以准确掌握各种电力用户的用电信息，从而导致电能利用率难以大幅提高，因此对远程电能量采集系统展开研究势在必行。 关键词：供电公司；电能计量；远程采集管理系统；应用； 前言 随着电力行业市场化的深入及信息化的需求向深层次开展，远程电能量采集工作显得尤为重要，它将直接关系到电力企业的经济效益和管理效益。电能计量设备是电力生产和输送中的重要工具之一。电力系统体制的改革日益深化，为实现电网能商业化运营，需要要提高计量的准确性与及时性。本文主要就供电公司电能计量远程采集管理系统应用进行探讨分析，以供参考。 一远程电能量采集系统的通信方式 1.1光纤通信 光纤通信具有传输频带极宽、通信容量很大、损耗极低、传输距离远和传输质量高的优势，因此已经成为目前电力系统的主流通信方式； 1.2 电力线载波通信 电力线载波通信主要是利用现有的电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术； 1.3无线微波通信 无线微波通信是在某个频点上以散射通信方式进行无线通信，具有通信容量大、通信距离元和传输频带宽的优势。 1.4无线公网通信。无线公网通信是指移动运营商所提供的公共网络方式； 二电能计量远程采集管理系统总体设计 2.1基本信息设计 设置互感器、电能表等装置的设备型号、数量、厂家信息、规格等，便于后期的查用； 2.2 信息查询设计 依据用户实际需求，从数据库中抽出某一个具体型号的电能表或者互感器，保证换表和装表流程能顺利实施； 2.3 计量管理设计 把新采购的互感器、电能表等装置入库统计，统计当前设备的运行状态、使用情况、报废处理，对其进行动态化和初始化更改，与此同时该模块还能与用电营业等数据库进行信息的共享，以便数据的协调传输； 2.4 报表打印设计 根据电能表、互感器信息，整合设备运行记录、校验记录和检修记录，通过查询打印系统把它输出，便于制定详细的抽检计划、校验计划和轮换计划； 2.5系统维护设计 设置用户密码识别系统到系统里面，限制用户的权限，以确保用户可以根据相关规定执行相应的操作，而且对于系统里比较重要的数据要定期备份，如果发生意外，可以很快恢复数据，增强数据库的可靠性与安全性。 2.6 工作票业务流程优化 供电企业生产作业的过程里工作票的处理涉及许多部分之间的配合与协调。在日常工作中一般采用纸质工作票记录方式，但该方法存在弊端，比如不方便远程输送、容易填写错误、票的审核时间长，更重要的是无法共享工作票的内容，给工作票的分析工作造成一定的麻烦。为更好保证工作票业务的处理效率，降低人为干扰，更进一步地采取网络业务处理的模式，使用计算机软件来填写工作票，并进行审核和签发，解决以往远程送票的困难，提高工作效率，降低失误率。所以，在浏览器方式的基础之上实现工作票管理系统运行可以有效地保障企业的管理水平的提升。 2.7电能量计算的数据源应当具有唯一性 关口点的设置是唯一的，不能同时出现多个数据源；为了保证数据存数的唯一性和永久性，任何单位和个人都不能私自进行修改；在计费模型的运用上也具有唯一性，任何一方不能擅自修改，这样才能保证计费系统的准确性。 2.8远程电能量采集系统的设计关键点 为了满足多方的需求，远程电能量采集系统在设计时要特别关注以下方面：选用容量大、传输速度快和可靠性高的通信网络；主站必须有强大的数据分析和处理能力，具备综合高级应用功能；信息采集和传输设备要具备本地和远程通信、数据分析和存储功能；选用具有强大的数据采集、处理、分析和传输功能的智能电表。 三供电公司电能计量远程采集管理系统的应用 3.1 运行过程的管理 强化管理的手段对于整个系统的运行来说有着十分重要的作用。作用包括优化计算计量技术，对计量精准性的静态管理和动态管理；涉及对PT和CT检定结果和电能表的数据的输入、寄存；及时地发现CT和PT中的计算误差，对其位置和顺序进行合理安排；在一般的情况下PT和CT等误差可能会受二次负荷影响，所以在计算的过程中要加强注意；获得二次降压的误差显示，显示电能计量实时图形，合理控制全网电能计量的运行状态，以确保系统能够稳定地运行。 3.2 用户端的管理 一方面，对基本住户电能表的数据收集。改善以往一户一表形式给抄表工作带来的不便因素，利用低压电网载波通道，将住户电能表的数据在配电变压器的端头集中，利用电话线可以将数据实时传输到用电管理的工作站，确保计量管理的精确性。另一方面，对大用户表 西安科技大学高新学院本科毕业设计 一、内容要求 (一)题目：电流变送器. (二)论文摘要：电力变送器是一种将电流、电压、频率、功率因数、电能等电参量，经隔离变送成线性的直流模拟信号或者数字信号的再传送至显示端或者控制端的装置。本课题将详细介绍一款电力变送器即电量变送器。电量变送器是一种能够将被测量参数（如交流电流、电压，直流电流、电压，有功功率，无功功率，有功电能，无功电能，频率相位）按线性比例转化成直流电流或者电压的装置。它被广泛应用于电力、石油、煤炭等部门的电气测量、自动控制以及调度部门。 电量变送器是现代工业现场较为常用的模拟通讯方案之一。本课题以当前广泛应用的集成化精密电路XTR系列芯片介绍了以4-20mA专用两线制U/I集成电路XTR115为核心的电量变送器，主要介绍了XTR115的工作原理、计算方法和该变送器的工作原理、简单内部结构及应用电路、各项指标的性能参数。 (三)关键词：电力变送器；电量变送器； XTR； XTR115 目录 1 绪论 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 1.1课题背景 (3) 1.2课题研究的目的和意义............................................................................... 错误！未定义书签。 1.3国内外研究现状........................................................................................... 错误！未定义书签。 1.4 电流变送器的简单介绍 (2) 1.5本课题研究的主要内容 (6) 2 系统总体设计 (7) 2.1整体设计思路 (7) 2.2 电压转化单元电路的设计 (7) 2.2.1 各种电压转化电路的介绍 (7) 2.3 精密全波整流单元电路设计...................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.1 整流电路的介绍 (8) 3 整体分析电路图 (9) 结束语 (11) 参考文献 (12) 致谢…………………………………………………………………………………………12..13 CDS-3151M系列智能变送器说明书补充内容： 新型数显表头按键操作指南 1.按键功能概述 1.1按键模式说明 标准的智能压力变送器，数显表头上都有三个按钮，分别为“M”、“S”、“Z”。也支持外部扩展干簧管接口，实现不开盖调整；此时支持两个按键，分别为“S”、“Z”。 针对这两种应用，本产品支持“双按键”和“三按键”两种操作模式。 “三按键”操作模式：操作更快捷，适用于数显表头上具备三个按键的产品。 Z键用于进入提示数据设置界面和移位； S键用于进入数据设置界面、增加数字和数据保存； M键用于数据保存。 注：在三按键模式下，任何时候都可以按下“M”键，保存当前的设置数据。 “双按键”操作模式：这种操作模式通常用于外部只有两个非接触按键（磁棒操作）的情况。 Z键用于进入提示数据设置界面和移位； S键用于进入数据设置界面、增加数字和数据保存。 注：在双按键模式下，输入数据时，必须等LCD左侧的向下箭头闪烁时，才能通过按下“Z”键保存设置数据。 2.按键功能 2.1输入操作码 2.1.1操作码及对应功能 现场使用按键组态时，LCD左下角“88”字符用于表示当前设置变量类型，也就是当前按键所执行的设置功能。其对应关系为： LCD左下角“88”字符显示设置变量 0或空正常显示 1 输入操作码（可以直接输入和下面功能对应的数字，以直接进行相应功能的设置） 2 设置单位 3 设置量程下限 4 设置量程上限 5 设置阻尼 6 主变量调零 7 零点迁移与量程迁移【调零和调满】 8 输出特性【设置线性输出、或者开方输出】 注：通过输入各个功能对应的操作码，可以快速进入对应功能。 例如输入“5”，直接进入设置阻尼功能。 例如输入“8”，直接进入设置输出特性。 2.1.2操作码输入方法 图例说明： a）均以当前采集值1KPa，量程1~100KPa为例； EDAD 2001-C 电能数据综合采集器用户使用说明书 （V3.3版） 北京煜邦电力技术有限公司 117 目录 1、概述 (1) 2、主要功能 (1) 2.1 数据采集 (1) 2.2 数据存储 (1) 2.3 数据处理 (2) 2.4 与主站通讯 (2) 2.5 本地功能 (2) 2.6 远程功能 (2) 2.7 事件记录 (3) 2.8 报警功能 (3) 2.9 其它功能特点 (3) 3、环境技术指标及工作条件 (3) 4、仪器工作原理 (4) 5、仪器结构 (5) 5.1 仪器结构简介 (5) 5.2 前面板及按键说明 (5) 5.3 后面板结构及接线说明 (7) 附录1 安装尺寸图 (14) 附录2 标配背面布局图 (15) 1、概述 EDAD2001-C电能数据综合采集装置适用于大型发输电关口电能计费系统的电能数据采集，它设计先进、兼容性好、可靠性高、功能齐全、容量大，能够采集、处理、存贮、远传电能表输出的电能相关信息，同时还能记录和电能量相关的各种事件。 EDAD2001-C配备800×480TFT彩色液晶显示屏和全功能键盘，全中文菜单界面显示，可显示各种测量值和设置各种参数，通过键盘能灵活方便的进行参数设置、查询、统计等操作。操作时，系统提供相应的提示，使得各种操作都非常直观，简便易行。 2、主要功能 2.1 数据采集 ★基本功能如下： 采集器可容纳最多测点数标准配置为256个（可扩展至512个）； RS485表标准配置可接入8×32路（可扩展至24×32路）； 脉冲输入可接入16路电能量（可扩展至32路）。 ★与电能表连接方式：能通过RS485/422、RS232、CS或脉冲等方式与电能表相连。 ★电能表通讯规约：根据用户电能表要求选用，能同时接入多种通讯规约的电能表，主要包括爱拓利的SL7000表、兰吉尔表（Q型、U型、D型、B型）、MAXsys2510表、Schlumberger 的Quantum表、EIG公司的Nexus表、ABB的Alpha表、ION表、EDMI表、ISKRA表、湖南威胜公司的电能表以及其它采用DL/T645规约的电能表。 ★采集数据种类：总电量、峰平谷电量、最大需量以及电流、电压、功率、断相失压等各类信息。 2.2 数据存储 ★电能数据采集的积分周期可设定为：1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、60分钟、1440分钟（可按用户要求设定）。 三系统功能 1、术语和定义 1）电力用户用电信息采集系统 是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。包括5类用户和1个公变考核计量点： A类——大型专变用户 B类——中小型专变用户 C类——三相一般工商业用户 D类——单相一般工商业用户 E类——居民用户 F类——公变考核计量点 2）用电信息采集终端 是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。 3）专变采集终端 专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。 4）集中抄表终端 集中抄表终端是对低压用户用电信息进行采集的设备，包括集中器、采集器。集中器是指收集各采集器或电能表的数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持设备进行数据交换的设备。采集器是用于采集多个或单个电能表的电能信息, 并可与集中器交换数据的设备。 采集器依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。 5）分布式能源监控终端 是对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制的设备，可以实现对双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测，并可接受主站命令对分布式能源系统接入公用电网进行控制。电量变送器介绍和用途
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