关于火电厂电量计费系统改造与应用

张 渊

（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂，河北 张家口 075133）

引言

随着电力市场改革的不断深入，电力市场主体对其相应的电量计费及电费结算有了新要求，其中市场主体应具备计费数据远传功能，自动抄表能力，保证电量计费数据的完整性、准确性，主、副表计费数据一致性等要求[1]。为了对上网电量进行精确计算，从而适应电力市场现代化营销的工作需要，提高电能量远程采集、传递的准确性，减少企业不必要的经济损失，张家口发电厂建立起由电度表、电能量远方终端、电厂子站和通信系统组成的电量计费系统。

1 市场相应要求

按照《京津唐电网电力中长期交易规则》（华北监能市场[2020]221 号）要求，需完成以下工作：

1）增强发电企业关口表电能量实时采集及计费系统的运行能力，能够连续精确计量电力交易量，做好分析、汇总工作。

2）实现对电能质量的有效监测，对电压、电流、频率、波形、脉冲、有功和无功等关键性数据实现自动化计量。

3）计量装置需定期进行校验，对于校验不合格或者超过检验周期仍使用的计量装置，需进行更换或者检定合格后再投入使用[2]。

4）主、副表计应安装在同一计量点，其型号、规格、精度应保持完全一致。

2 电度表改造与应用

张家口发电厂电量计费系统是由89 块电度表（其中有500 kV 沙南一线、沙南二线、万沙线、220 kV沙阎一线、旁路2 246、1-8 号主变为关口计量点按1＋1 配置；其余4 回起备变高压侧、220 kV 2 号联变、500 kV 2 号联变、8 台发电机出口、髙厂变、励磁变考核表计按1＋1 配置；2 回脱硫变、35 kV 联变表计按1＋0 配置）；一一对应的计量用电流互感器和电压互感器及其二次回路；网控主、备采集器、二期主、备采集器、电厂主、备子站及其采集数据网络连接回路组成。

2.1 电度表相关参数

原电度表采用三相三线DSSD847-F4 型三相电子式复费率电度表，具体参数如下：参比电压Un=3×100 V、额定电流In=3×1.5 A（最大电流为6 A）、有功脉冲常数12800imp/kWh、无功脉冲常数12800imp/kvarh。由于电度表常数不同，在电能计量中记录相同的电能，常数小的电能表脉冲个数少，采集电量所需时间较长，常数大的电能表脉冲个数多，采集电量所需时间短。原有的电度表由于脉冲常数较小，无法满足生产实时数据传输要求。此次更换的电度表型号为三相三线DSZ747 型，参数如下：参比电压Un=3×100 V、额定电流In=3×1.5 A（最大电流为6 A）、有功脉冲常数20 000 imp/kWh、无功脉冲常数20 000 imp/kvarh。

脉冲电度表的主要作用就是将用电量（电度量）输入到电站的自动化系统中，以便后续的分析使用[3]。一般的电度表计量电量采用脉冲法，脉冲电度表就是在普通的电度表上增加感应式或光电式脉冲头，在电度表运行过程中，每转动一次，送出一定数量的脉冲，而控制系统则对脉冲信号进行计数，取得累积值，并根据电度表对应的参数反推出所消耗的电量[4]。具体原理见图1。

计算电度表消耗电量Q（kWh）公式如式（1）：

式中：MD为所求的累积脉冲数；KM为电度表每旋转一次所发出的脉冲数；ND为每度的盘转数；nv为电压互感器变比；ni为电流互感器变比。

2.2 电度表实际应用

DSZ747 型三相三线智能电度表采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT 工艺，根据电厂用户实际用电状况所设计制造的仪表。

DSZ747 型三相三线智能电度表主要由三相电源Ua、Ub、Uc供电，电流连接Ia、Ic两相，电度表采集数据后通过RS485 串口传输到EDAD2001-C 型电能数据综合采集装置以便运行人员抄表记录。可以显示两相电流、三相电压，计量有功、无功电能量，并能显示存储和输出数据[5]。DSZ747 型三相三线智能电度表工作原理见图2。

DSZ747 型三相三线智能电度表除了电能计量功能以外，还有诸多基本辅助服务功能，如下：

1）最大需量记录功能就是在一定的计费时间内，记录下该时间段内最大功率的周期及其相关信息。需量周期就是测量平均功率的连续相等的时间间隔，可以灵活设定，如5 min，10 min，15 min 等，结算则设定在每月初的第一到第三个工作日，在相应的结算日对记录的电能需量进行转存，并对上月的数据进行清零。

2）复费率功能对应的交易年、月、日内等不同的时段进行设定，其中日内时段最为关键，可以根据分时段合同所签订的峰、平、谷等电价进行对应的设定，用1、2、3、4 表示，通常对应尖费率、峰费率、平费率、谷费率，此功能将大量减少后续统计计算环节，避免人为原因导致的费率计算错误等问题。同时还可以按照法定节假日、周末等进行分类设定，更好地分析典型日期所对应的电量电费问题。

3）电度表可设定电压电流运行正常范围，当电压或电流低于某设定特定值，判定为断相问题，并记录A、B、C 相的断相开始及结束时间，同样电度表也具备对失压、失流等问题进行记录，对输电暂态过程起到保护、提示作用。

4）该电度表还有着停电防护功能，在断电后的三天内，能够自动启动换醒功能，可以不限次数查看表上内容，保证电量计费的完整可靠性。同时还可以对发电负荷进行记录，显示实际负荷曲线，更容易分析当日的负荷跟踪效果。

我们在机组检修时对电量计费系统中所用电度表进行虚负荷校验工作，具体校验方法如下：

1）外观检查；

2）交流电压试验（首次校验的电能表进行50 Hz的交流电压试验）；

3）潜动试验：试验时，电流线路不加电流，电压线路加115%的参比电压，cosΦ=1，试验最短时间（min）：

式中：C 为电能表输出单元发出的脉冲数，imp/kWh或imp/kVarh；Un为参比电压，V；Imax为最大电流，A；M为系数，对单相电能表M=1，对三相四线电能表M=3，对三相三线电能表。

4）起动试验：电压加参比电压Un，cosΦ=1，电流升至起动电流，起动时限tQ（min）:

式中：IQ为起动电流，A。

5）基本误差检定：在机组停机情况下，利用TD4530 校验装置生成100 V 电压通入电度表，通过逐次减小负载电流和改变功率因数的情况下测量基本误差。

6）结果处理：对测量数据进行修约，将电度表相对误差修约为修约间隔的整数倍。

7）校验证书：对于校验合格的电度表，粘贴合格证，并注明校验日期和下次校验日期，保证在校验周期内使用。

3 电量计费系统组成情况

电量计费系统指利用计算机、通讯和数据采集等技术，将现场自动采集到的计量点数据进行传输、统计、分析。该系统属于非实时系统，电量数据通过交换机每5 min 累计上传至计费子站，关系着张家口发电厂电力系统生产、输送、分配各个环节的安全可靠。

3.1 电量计费系统拓扑图（见下页图3）

3.2 电量计费系统组成部分

张家口发电厂电量计费系统由计费主、备子站、主、备采集装置（EDAD2001-C 型电能数据综合采集装置）、电度表（根据现场实际情况装设有：ACE8000多功能智能型电能表、SL7000 智能型电能表、DSZ747三相智能电度表）、变电站PT 端子箱空开、交换机、通讯系统组成，其中通讯系统包括光电转换器、光纤终端盒、光纤跳线和通讯电缆等。

3.3 电量计费系统日常维护

1）每日在电厂计费子站检查各电度主、备表5 min 的电量是否采集异常。

2）每日在24：00 前检查各关口电度主、备表5 min 的电量是否采集异常，如发现异常需在当天24：00 前处理完毕。

3）每日在电厂计费子站生成一期电量计费报表、二期电量计费报表、线路电量计费报表，用传真的方式发送给电厂计划营销部。

4）检查各计费报表的正确性，尤其是要检查各关口电度表计量数据的正确性，如果各关口电度表计量数据有异常，要及时查明数据异常的原因并进行处理，需要用备表补电量的在电厂计费子站进行补电量维护工作。

5）检查线路计费报表的正确性，如果发现沙岛一线、沙岛二线、沙闫二线、35 kV 联变等废弃线路电度表有电量出现的情况发生时，需在计费子站表码维护中修改零点电量窗口值，然后重新计算相对应的电量窗口值。

4 电量计费系统应用的几点改进

1）水晶头金属片存在氧化问题，需更换同型号新水晶头后用网线检测仪对网线进行信号核对，信号传输率达100%方可接进系统。

2）光纤跳线弯曲半径小，需修复折痕包裹绝缘胶带定型，大圈缠绕跳线后用扎带整理捆绑整齐，通过打光利用光通道原理检查跳线光信号传递。

3）通讯电缆屏蔽层未接地，需找一根线芯一致带有专用接地线的电缆，更换电缆并将接地线与接地网连接，从而不受外界电磁干扰。

通过日常检查维护发现，以上改进措施在电量计费系统中起到关键作用。

5 结语

随着新一轮电力体制改革，本系统能够安全可靠全面地提供电量电费数据，满足电力市场供电侧、输电侧及用电侧等市场主体对电量计费的公平完整等要求。系统拥有强大功能，不仅能准确完成电量采集及计费功能，还可以设定不同时段进行计费，大大减轻了计划、调度、营销的工作量，及时发现用电异常等情况，能够为各方提供科学严谨的决策依据，节约企业人力物力成本，提高工作效率及科技含量，为电力市场进一步开展做了充分的准备。