專利名稱：智能變電站電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能變電站電能表，屬于智能電網(wǎng)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變電站電能表承擔(dān)著計(jì)量收費(fèi)的重要作用，是貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)。目前，一般變 電站的從計(jì)量互感器到電能表是基于電纜連接的能量傳輸模式，比如計(jì)量電流互感器額定 輸出為交流5A，計(jì)量電壓互感器額定輸出為交流100V，經(jīng)大截面電纜接入變電站電能表， 電能表一方面對模擬量輸入進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和計(jì)算，一方面靠電壓輸入“竊電”轉(zhuǎn)換成芯片所 需要的工作電源來支撐整表運(yùn)轉(zhuǎn)，稱之為基于模擬量輸入、PT取能的電能表。電能表的累 積電量由于需要集中抄錄到供電局計(jì)量中心，所以變電站內(nèi)一般設(shè)置有集中抄表系統(tǒng)，具 體裝置包括直接和電表通訊的集抄器，集抄器負(fù)責(zé)集中抄錄一定數(shù)量的電能表計(jì)的電能量 數(shù)據(jù)，抄錄方式為基于通訊電纜連接的485主從方式，規(guī)約一般是DL/T645-2007/1997。另 夕卜，考慮到站內(nèi)運(yùn)行值班人員整理統(tǒng)計(jì)電能量形成報(bào)表的便利性，電能表還需要另外提供 一個(gè)485串口通過集中規(guī)約轉(zhuǎn)換器裝置接入主要基于以太網(wǎng)103協(xié)議的站內(nèi)后臺系統(tǒng)，集 中規(guī)約轉(zhuǎn)換器裝置和眾多的電能表計(jì)同樣多遵循DL/T 645-1997/2007協(xié)議。智能電網(wǎng)建設(shè)提出了智能變電站概念，智能變電站和傳統(tǒng)變電站截然不同，按照 Q/GDW 383-2009<智能變電站技術(shù)導(dǎo)則 > 定義，智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、 環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng) 完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng) 控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級功能的變電站。智能變電站采用了許多新設(shè)備，在過程層最重要的是采用了電子式互感器，按照 IEC 61850的規(guī)定，電子式互感器的輸出形式為遵循IEC 61850-9-1/9-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號， 包括計(jì)量互感器，所以基于模擬量接入的傳統(tǒng)變電站電能表已經(jīng)不適用。在間隔層通訊上， 為了保證各IED(智能電子裝置)的互操作性，即共享信息的能力，智能變電站內(nèi)設(shè)備一方 面需要基于IEC 61850進(jìn)行合理的建模，一方面各設(shè)備間應(yīng)支持基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的通 訊方式，對于傳統(tǒng)電能表來說，基于485串口的DL/T 645規(guī)約已經(jīng)不符合智能變電站對互 操作性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電能表，可以實(shí)現(xiàn)無縫直接接入智能變電 站系統(tǒng)，不需要中間協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，達(dá)到信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。智能變電站強(qiáng)調(diào)了站內(nèi)智能電子裝置無縫互操作的概念，良好的互操作性是指站 內(nèi)各IED間按照IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)直接無縫交互信息，為了滿足良好的互操作性，新型電能表 計(jì)在物理上，應(yīng)具有IEC 61850推薦的百兆光纖網(wǎng)口和電以太網(wǎng)口，在軟件功能上，應(yīng)支持 IEC 61850的9-1、9-2、GOOSE、MMS協(xié)議等，傳統(tǒng)的基于能量耦合的模擬量傳輸方式進(jìn)行AD 轉(zhuǎn)換采樣，對外提供485或紅外通訊串口并基于DL/T 645規(guī)約的通訊方式不能直接納入智能變電站系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種智能變電站電能表，包括電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)，其特征在于還包括與電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)相連的2路100兆光纖以太網(wǎng)口和2路10 兆電以太網(wǎng)口、直接支持包括IEC 61850描述的9-1/9-2、GOOSE、匪S協(xié)議以及SNTP、IEC 61588對時(shí)協(xié)議。可直接接收電子式互感器遵循IEC 61850-9-1/9-2協(xié)議的數(shù)字采樣信號 輸出，可直接接入智能變電站的GOOSE、匪S協(xié)議網(wǎng)絡(luò)以及SNTP和IEC 61588對時(shí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) 高級智能功能，本表總體上無縫接入智能變電站系統(tǒng)，不需要任何中間協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，滿足 智能變電站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求以及對計(jì)量單元的特殊要求。前述的智能變電站電能表，其特征在于還包括與主CPU系統(tǒng)相連的1路高速脈沖 輸入電路，可實(shí)現(xiàn)兩塊電能表基于同一數(shù)字采樣網(wǎng)絡(luò)的電能計(jì)量互相比對校驗(yàn)。前述的智能變電站電能表，其特征在于供本表工作的雙路交/直流冗余工作電 源模塊，與傳統(tǒng)電能表主要依靠線路取能工作方式不同。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果本發(fā)明的智能變電站電能表，2路光纖以太網(wǎng)及2路 RJ45電以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)，可完全無縫直接接入智能變電站系統(tǒng)，不需要任何中間轉(zhuǎn)換設(shè)備。


圖1為本發(fā)明的智能變電站電能表原理框圖；圖2為本發(fā)明的智能變電站電能表在電力系統(tǒng)中進(jìn)行測量的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中的智能變電站電能表，采用雙路直流電源冗余接入設(shè)計(jì)，確保不停運(yùn)避 免計(jì)量損失，當(dāng)1路直流供電出現(xiàn)故障時(shí)，比如1路直流發(fā)生接地故障時(shí)，電能表靠另外1 路直流仍能正常工作，另外，還設(shè)計(jì)了內(nèi)部芯片工作電壓的智能探測功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部工作 電壓跌落或升高至限值時(shí)，主CPU啟動(dòng)臨時(shí)存儲功能，確保當(dāng)前計(jì)量電能的安全存儲，最大 限度的減少計(jì)費(fèi)損失。液晶顯示屏采用240X128點(diǎn)陣大屏幕中文字庫液晶顯示屏，提供詳盡的電能信息顯不。2路100兆光纖以太網(wǎng)口、2路10兆電以太網(wǎng)口的組合是新型電表的智能物理基 礎(chǔ)，支持9-1/9-2、GOOSE、MMS等IEC 61850協(xié)議，支持SNTP、IEC 61588網(wǎng)絡(luò)對時(shí)協(xié)議，靈
活支持智能變電站各種組網(wǎng)配置方式。4路計(jì)量脈沖輸出電路用于電度累積值的脈沖輸出指示，分別指示正向有功電能、 反向有功電能、輸入無功電能、輸出無功。另外，還提供1路時(shí)鐘脈沖輸出電路，以便校驗(yàn)本 表時(shí)鐘走時(shí)精度，還包括一路費(fèi)率時(shí)段切換、需量周期或滑差時(shí)間到達(dá)2合1指示脈沖輸出 電路，另外還包括1路可任意編程指定的脈沖輸出。與現(xiàn)有的電能表不同，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一路高速脈沖輸入電路與主CPU系統(tǒng)相 連，可以實(shí)現(xiàn)兩塊表基于同一數(shù)字采樣網(wǎng)絡(luò)的電能計(jì)量互相比對校驗(yàn)，省去專門的校驗(yàn)裝 置，校驗(yàn)手段簡便可行。綜合上述介紹，本電能表不同于一般電能表計(jì)的特點(diǎn)是以下幾點(diǎn)1.和數(shù)字化變電站電能表或傳統(tǒng)變電站電能表不同，本表可完全無縫直接接入智能變電站系統(tǒng)，不需要任何中間轉(zhuǎn)換設(shè)備。2路光纖以太網(wǎng)口及2路電以太網(wǎng)口的設(shè)計(jì)，滿足智能變電站各種組網(wǎng)方案①IEC 61850-9-1/9-2采樣值網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)、匪S網(wǎng)三網(wǎng)合一方 案，此時(shí)電能表僅需要1個(gè)光纖以太網(wǎng)口，三網(wǎng)功能經(jīng)工具軟件配置即可集中到1個(gè)指定網(wǎng) 口 ；②IEC 61850-9-1/9-2采樣值網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)合一，匪S網(wǎng)獨(dú)立方案，此時(shí)電能表分別對應(yīng) 提供1個(gè)光纖以太網(wǎng)口，1個(gè)電以太網(wǎng)口即可；③IEC 61850-9-2采樣值網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)、匪S網(wǎng) 完全獨(dú)立方案，此時(shí)電能表提供2個(gè)光纖以太網(wǎng)口，1個(gè)電以太網(wǎng)口即可。④IEC61850-9-2 采樣值網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)、2個(gè)MMS網(wǎng)獨(dú)立(指要求獨(dú)立設(shè)計(jì)集中抄表器網(wǎng)絡(luò)，也即集抄器網(wǎng)絡(luò)和 后臺網(wǎng)絡(luò)為兩個(gè)獨(dú)立匪S網(wǎng))，此時(shí)電能表提供2個(gè)光纖以太網(wǎng)，2個(gè)電以太網(wǎng)口的最大配 置即可。2.本表還可配合另一只表完成計(jì)量比對校驗(yàn)試驗(yàn)，省去專門的校驗(yàn)裝置。比對 是相同準(zhǔn)確度等級的計(jì)量器具之間的量值相互比較，比對方法成本相對較低，且簡便易行， 可用來確認(rèn)計(jì)量器具計(jì)量性能是否正常，智能變電站由于具有采樣值數(shù)字化組網(wǎng)傳輸?shù)奶?點(diǎn)，所以兩塊相同精度等級的電能表對同一間隔互感器進(jìn)行采樣非常容易實(shí)現(xiàn)，在這種前 提下，比對計(jì)量脈沖就非常簡便，一只表的脈沖輸出接入到另一只表的高速脈沖輸入回路， 借助電能表的液晶界面操作設(shè)定，就能完成規(guī)定的校驗(yàn)誤差報(bào)表，報(bào)表可上傳到PC機(jī)。3.本表還可具有針對智能變電站的智能監(jiān)測高級功能，自適應(yīng)運(yùn)行方式變化，完 成計(jì)量PT的切換或并列選擇等。本表通過接入GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲得系統(tǒng)接線方式，以220KV雙 母線接線為例，通過獲得GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳來的母聯(lián)斷路器位置、I母PT刀閘位置、II母PT刀 閘位置、本計(jì)量線路上母線隔離刀閘位置，可自動(dòng)判斷應(yīng)接收I母PT數(shù)據(jù)或II母PT數(shù)據(jù)， 從而完成自識別采樣。4.本表不僅依據(jù)IEC 61850對電能量進(jìn)行了建模，另外還可選擇依據(jù)IEC62056電 能量建模，分別側(cè)重變電站內(nèi)通訊領(lǐng)域和水、電、熱、氣等公用領(lǐng)域，全面保證了電能表的互 操作性。另外，還保留了對DL/T 645的支持，設(shè)計(jì)時(shí)保留紅外及雙485串口等。以上已以較佳實(shí)施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換 或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種智能變電站電能表，包括電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)，其特征在于還包括與電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)相連的2路100兆光纖以太網(wǎng)口和2路10兆電以太網(wǎng)口，直接支持IEC 61850描述的9-1/9-2、GOOSE、MMS協(xié)議以及SNTP、IEC 61588對時(shí)協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站電能表，其特征在于還包括與主CPU系統(tǒng)相連 的1路高速脈沖輸入電路，實(shí)現(xiàn)兩塊電能表基于同一數(shù)字采樣網(wǎng)絡(luò)的電能計(jì)量互相比對校 驗(yàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電能表，其特征在于還包括供以上電路工 作的雙路交/直流冗余工作電源模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能變電站電能表，包括電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)，其特征在于還包括與電能計(jì)量主CPU系統(tǒng)相連的2路100兆光纖以太網(wǎng)口和2路10兆電以太網(wǎng)口、支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)以及SNTP、IEC 61588對時(shí)協(xié)議，可直接接收電子式互感器遵循IEC 61850-9-1/9-2協(xié)議的數(shù)字采樣信號輸出，可直接接入智能變電站的GOOSE、MMS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)以及SNTP或IEC 61588對時(shí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高級智能功能，本表總體上無縫接入智能變電站系統(tǒng)，不需要任何中間協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，滿足智能變電站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求和對計(jì)量單元的特殊要求。
文檔編號H04L12/28GK101806831SQ20101014970
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者郭立煌 申請人:國電南京自動(dòng)化股份有限公司