国内电网关口表运行主要问题分析之GPS时钟
时间：2010-12-08 阅读：4071
目前运行在国内电网的关口表大多为进口的高等级多功能表，主要有兰吉尔公司的U、Q、D，斯伦贝谢公司的QTM，Actaris公司的SL7000，EDMI公司的MK3，Iskraemeco公司的WU.TE432，ION公司的ION8000、西门子公司的Maxsys2510，ABB公司的AIN，MTC公司的IC1-V34S/R/H等系列，其运行在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线及省内下网等关口，用于贸易结算和内部经济指标的考核，在实际运行中主要存在以下问题:
1、关口表低负荷运行问题
由于用于电能计量的电流互感器在设计时，与保护、运行方式相关，一般按该馈路zui大潮流来考虑。因此，在正常运行方式下，其负荷一般不会超过其额定电流的30％～40％，发电企业上网出线负荷较为稳定；但用于电网联络的联络线，由于受运行方式、无功优化、线损等因素的影响，其负荷变化较大，经常运行在低负荷电流和低功率因数下，有些负荷电流甚至在5％以下。通常在选择关口表的标定电流值时，一般参照电流互感器的二次额定电流值确定，这是造成关口表低负荷运行的主要原因。
2、关口表时钟的漂移与同步
随着电价政策的出台和电力市场的建立，分时计量和实时电价被广泛应用，而用于划分不同电价费率时段、冻结电量、负荷曲线的时钟是实现上述功能的基本量，其稳定性、准确性决定电力市场运行的水平。
进口关口表的时钟误差一般按照IEC标准设计，即每日不超过1秒，与国家标准要求时钟误差在一定条件下每日不超过0.5秒有偏差。实际运行中，由于关口表受通信信道、通信协议、权限设置、读写管理部门的不同等限制，其时钟部分需现场调整和校对，从而造成实际运行的部分关口表时钟误差偏差较大。
3、关口表内部运行状态不完整
关口表的运行与电网运行方式密切相关，是电能计量装置的一部分，随着电力市场的建立和运营，越来越多的关口表用于与电量计费、负荷控制等系统的集成，这样对关口表的功能提出更多需求，运行状态就是其中重要功能之一，运行状态包括关口表内部诊断、与之连接的互感器二次回路诊断、与系统间数据交换情况诊断和电网运行状态四部分，是诊断电能计量装置正常运行的重要工具之一。目前运行的进口关口表在这方面多少存在不足，如失压、负荷曲线、运行、电池等状态诊断量。
4、工作电源的选择
关口表的工作电源一般有两种选择方式：测量电压内部供电和外接电源供电，两种方式各有利弊。测量电压内部供电方式的工作电源直接取自测量电压，即电压互感器二次电压，不需要外部电源，安装方便，但在一次线路检修或故障、电压互感器二次电压回路故障时关口表将失去工作电源，此期间关口表不计量，也不能为电能量计量系统提供数据，如时间较长还可能造成电池过放电导致电池损坏，另外在一次线路恢复运行时可能会因开关操作导致关口表烧坏；外接电源供电方式的工作电源取自变电站的直流电源或交流电源，由于直流电源较为可靠，且能够进行自动监控，所以一般选取直流电源，并且主表和副表应分别接在直流电源的两段母线上，互为备用，但在直流电源发生故障时，关口表同样将失去工作电源，不计量而造成关口电量丢失。比较两种工作电源选择方式，用直流电源给主副表分段供电方式相对而言更好一些，但如果关口表同时具备两种工作电源选择方式并能自动切换，则是zui完善的工作电源解决方案，而目前现场运行的多数型号的关口表只具备由测量电压内部供电功能，需要以后在新购关口表时加以注意。
5、访问权限
由于电表的通信接口需要供不同部门使用，而各个部门对关口表的使用权限是不同的，所有关口表需要多种级别的访问权限。如zui高访问权限可以读写关口表的全部数据，供关口表管理部门使用，只读权限供电能量计量系统使用，部分参数如通信参数读写权限和时钟对时权限可分别供相关部门使用等等。通过完善的访问权限，既可以使各个部门各取所需，充分发挥关口表的功能，又能分清各部门的责任。目前正在运行的大部分关口表访问权限并不完善，一般只有读和写两级权限，对于只需要部分写权限（如通信参数设置和时钟同步等）的使用部门来说，只能赋予其只读权限，不可能赋予写权限，因此实际上是限制了这些部门对关口表的使用。
建议
鉴于关口表作为关口电量结算*合法数据来源的重要性，必须认真对待目前关口表现场运行中存在的这些主要问题，以免由此造成关口表运行故障而引起关口电量计量差错等严重后果。为解决这些问题，提出以下建议：
（1） 关口表的标定电流应不超过电流互感器额定二次电流的30％，其额定zui大电流应为电流互感器额定二次电流的120％左右；
（2） 由于关口表是关口电量结算数据的*合法来源，用于结算的峰平谷电量、冻结电量和负荷曲线等数据的时标也应来源于关口表，而不应取自电量采集器、主站系统等其它数据传输存储设备，所以对关口表的时钟精度提出较高的要求，必须进行时钟同步；为了准确计量，建议使用的GPS时钟设备，参考：http://www.ruicheng-china.cn/。
上海锐呈公司GPS时钟设备的特点：
1．模块化结构，NTP/SNTP端口数量可灵活配置，zui多配置20路相互独立的10/100M网口。
2．双CPU同时工作，32位CPU双核处理器，性能极大提高。
3．精度高，同步快。
4．支持单星授时模式，适用于收星效果不佳的情况，有屋顶和贴窗天线可供选择。
5．自保持能力强，装置收不到卫星信号后，自保持能力优于0.42μS/min。
6．可同时为几十万台客户端、服务器、工作站提供时间服务。
7．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系统及支持NTP协议的路由器、交换机、智能控制器等网络设备。
8．高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽表现，整机无可调节器件，极大提高了装置抗干扰性能与可靠性保障。
9．GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计，信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制。
10．装置采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活，维护方便，同时为将来现场网络改造扩建时增加对时端口提供了方便。
17．装置可通过数码管在线显示当前收星个数，在线显示装置的同步状况。
上海锐呈公司北斗卫星对时服务器装置的详细参数：
1．时间源：GPS、北斗、CDMA、IRIG-B、恒温晶振OCXO、原子钟可选；
2．电源：220V/110V交、直流自适应,双电源冗余；
3．GPS接收频率：1575.42MHz,接收灵敏度：捕获〈-160dBW，跟踪〈-163dBW。捕获时间：装置冷启动时，〈5min；装置热启动时，〈1min。
4．北斗接收器：通道：6；接收灵敏度：-157.6dBW；冷启动首捕时间：≤2秒；失锁重捕时间：≤1 秒；1PPS精度：优于100nS。
5．平均*间隔时间（MTBF）≥150000小时；平均维修时间（MTTR）：一般不大于30分，使用寿命不少于20年。正常使用条件下无须维护。
6．授时精度：脉冲、B码：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：1-10ms；
7．网口支持协议：NTP/SNTP ，ARP，UDP/ Time，net，ICMP，SNMP，MD5；
8．天线长度标配30m,可选50、60、80、100、120、200米
（3） 关口表应具备完整的内部运行状态功能；
（4） 关口表应同时具备测量电压内部供电和外接电源供电两种工作电源方式，优先使用外接电源供电，在外接电源失去供电后能够自动投切到测量电压内部供电方式，确保在任何情况下关口表都不会失去工作电源。
（5） 关口表应具有多级别访问权限，每个级别的访问权限可以设置，每个级别能够支持多个用户，每个用户拥有各自的用户名和密码等。
综上所述，在选择关口表的时，应从实际需求出发，在计量方式、电网运行、系统集成、数据采集实时性、用户种类等方面综合考虑关口表的功能设置。