物联网技术的电能计量装置远程在线监测及平台建设研究

杜锦阳

摘要：供电企业发展对电能计量信息精准性有着较高需求，以往电能计量装置管理模式已经不能满足供电企业现阶段发展的实际需求。以物联网技术为基础的电能计量装置远程在线监测系统，能够强化电能计量装置的管理水平、管理效率，实现电能计量数据的数字化、网络化管控。文章对物联网技术的电能计量装置远程在线监测及平台建设进行了探讨。

关键词：物联网技术；电能计量装置；远程在线监测；平台建设；供电企业 文献标识码：A

中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）34-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.008

如今变电站建设数量逐渐增加，计量点数量也会随之增长，计量点用电信息数据采集负担加重。以往电能计量装置管理，供电企业需要派遣专业人员到现场对信息数据进行采集。电能计量装置发生不良故障问题后，很难在第一时间发现，故障排查也需要消耗较长时间，对供用电双方都会造成不良影响。但以物联网技术为基础的电能计量装置在线监控系统，可以对计量装置运行状态进行实时监控，故障问题发生后可以第一时间发出警报，对提升电能计量装置运行安全、稳定有着积极影响。物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统应用是智能电网建设发展的必然需求，必须要给予高度重视。

1 物联网技术的电能计量装置远程在线监测平台介绍

物联网平台主站是对电能计量装置运行进行远程监控，对装置运行状态进行诊断与分析的关键所在。主站系统由主站计算机操作系统、电能计量装置运行状态诊断软件、电能计量装置采集器通信系统、网络接口等组成。主站系统可以提供人机交互界面，工作人员通过计算机可以对管辖区域内所有电能计量装置运行状态做到“了如指掌”，实现电能表、电能表信息数据采集器、二次回路远程在线全面监控。一旦发现电能计量装置运行存在异常情况，其中包括电能表计量装置失压、断电、主副表数值存在较大差距等问题，系统会自动地发出警报信息，对工作人员进行提示，便于在第一时间对不良问题进行调整。警报信息发布方式众多，可以在计算机主机屏幕上进行提示，也可以通过短信进行通知，警报信息指挥发送给指定负责人员。

物联网平台可以对电能计量装置运行状态进行远程诊断，及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，强化计量信息数据的精准性、时效性。如果是电能计量设备本身发生了问题，供电企业可以及时派遣专业人员进行修整，如果是设备安装或者是受到其他因素影响致使故障问题产生，供电企业也可以在第一时间进行补救。主站诊断报警功能实现需要分析、判断电能计量装置的实际运行状态，依据设备运行现状对计量工作开展的影响程度进行报警等级划分，其中包括一般信息、普通警告、严重警告三种。不同报警信息也会采用不用的报警方式，包括主机屏幕提示、短信提醒和电话通知等。物联网平台会对电能计量装置运行各项参数进行收集，并且与标准参数进行比对，对故障问题进行综合性诊断，然后根据系统处理标准选择相应的报警方式，报警信息会传递给指定负责人员。在此阶段平台还会对故障诊断信息进行记录，为电能计量装置运行维护管理工作开展提供重要依据。

2 物联网技术的电能计量装置远程在线监测推广意义分析

基于物联网电能计量装置远程在线监测系统的推广意义可以从两方面进行阐述，分别为经济效益与社会效益。经济方面主要是在线监测系统运用可以及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，强化电能计量装置周期检测效率，缩减周期检测成本投入。以往变电站电能计量装置检测需要派遣专业技术人员到现场，检测周期较小较长，而且还需要投入大量的人力和物力。在线监测系统还可以对供用电双方的经济效益进行保护，在线监测系统可以准确记录各个电力瞬时量，对线路运行负荷进行跟踪监测，了解电能计量信息数据采集存在的误差问题，为电能追踪提供重要依据，为电网运行查窃漏堵工作开展提供有力支持。电能计量装置在实际运行受到众多不良因素影响常有故障问题发生，在线监测系统应用大幅度提升了电能计量管理的工作效率，对提升供电企业市场竞争力、树立良好企业形象有着积极影响。

3 物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统结构分析

以物联网技术为基础的电能计量装置远程在线监测系统结构非常复杂，其中包含内容众多。国内外对电能计量装置远程在线监测系统设计都非常重视，不断强化在线监测系统结构的合理性、科学性，保证基于物联网的在线监测系统可以跟紧时代发展脚步，满足现代电能计量工作开展的实际需求。

3.1 主站软件部分分析

基于物联网的在线监测系统对主站软件有着较高要求，现阶段应用的主站软件稳定性、可靠性较为良好，操作也非常便捷。主站与分站之间所应用的是通信效率较为良好的C/S模式设计，主站软件应用可以满足电力企业计量现代化建设的实际需求。主站可以概括性地分为两个模块，分别为用户管理模块和通信模块。用户管理模块主要是以电能用户为核心，对电能表、互感器等众多设备运行情况进行了解，对基础信息进行收集和整理。主站软件操作人员会对信息数据进行记录，并且将信息数据输入到信息库中，便于对计量信息进行管理和查询。利用通信模块，主站可以与分站进行信息数据交换，完成数据的接收，从而满足计量装置远程监控的实际需求。多项操作指令的发布以及信息数据应用需要通过安全可靠的TCP/IP协议。主站计算机控制中心与分站计算机终端需要保持良好通信，在实际通信过程中通过Unicode完成信息数据传送，保证信息数据传输的安全性。

3.2 现场数据采集系统

现场数据采集系统包括电流采集模块、电压采集模块、分站工控设备、多路脉冲采集模块等。电流、电压信息数据采集模块前端通过光纤交换机与三项合并单元进行有效连接，对单元输出进行合并通过光纤交换机对众多计量装置采集信息进行汇总，将信息传输到分站工控设备中去。多路脉冲模块利用以太网与分站工控设备进行连接。分站操作人员对各个模块构成都需要有深入了解，从将现场数据采集系统的重要作用展现出来，保证电能计量装置在线监测功能可以良好实现。

3.3 电压采集模块构成分析

电压采集模块前端所采用的是精密性较为良好的电压互感器，进行电压转换，将100V电压直接转变成为便于数据采集模块A/D采集的4V电压，模块建设所应用的是无源双极电压互感器。主要是因为这种电压互感器可以承受较高阻抗输入，且接于互感器二次输出过程中不会增加相应的负载，对上一层量值传递有着积极影响。经过电压互感器对电压信号进行转变后，应用18位高速AD可以完成高精度的模数转换。因为现场电压信号是较为稳定的，并不会产生较大变化。为了满足长期稳定运行的实际需求，中间并不会进行增益转换设备或者是设置相应控制环节。采样模块采集信息有着多元化的特点，运行过程中会对现场的温度信息进行收集，后台会对现场温度特性进行分析，在温度发生异常情况时能及时进行调增做补偿处理。电压采集模块设计精度必须要严格控制，这样才能保障模块批量测试中满足电能计量装置在线监测系统构建的实际需求。

3.4 电流采集模块构成

现场电流实际变化是不可预测的，电流采集模块建设不仅需要确保电能计量装置运行中电流可以在额定标准范围内，同时还需要进一步的扩展。在电流采集模块构建过程中，为了提升电能计量装置在线监测系统运行的可靠性，降低电流回路承担的负载。该模块结构中电流变换器只可以选用单一比例穿心式设计5A/80mA双级电流互感器，并且运用恒定采样电阻。利用增益设备对采样电阻转换的电压进行放大处理，保证输出信号可以控制在0.4～4V之间。电流采集模块建设完成后需要进行测试，保障电流采样方式的合理性、科学性。工作人员应用双通道交直流比较器对两组信号进行综合性比对，测试工作开展过程中对电流装置比例进行切换，电流互感器对不同信号进行输入，电力互感器二次输出都可以保证80mA信号输出。然后应用变换器对信号进行转换，传输给直流比较仪通道1，通道2在模块测试过程中需要应用固定比例的双极电流互感装置，电流通过相应设备可以完成电压信号转变，应用可编程增益仪对信号进行放大处理，最终输入到比较仪通道2，工作人员通过交直流比较仪记录进行科学计算。深入了解模块构建的合理性，找寻某块结构设置中存在的不足之处，及时对模块结构进行调整，避免对基于物联网的电能计量装置在线监测系统高效运行所造成的不良影响。

4 物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统建设分析

物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统建设是非常重要的，对于该环节必须要给予高度重视，严格保障系统建设质量，从而将在线监测系统的现代化、科学化特点充分展现出来，为促进智能电网建设发展奠定良好基础，强化电网运行的自动化水平。要通过不同的安装方式实现不同对象的在线监测需求。在发电厂和变电站中，因为点差互感设备与控制室内部电能计量装置二次连接导线设置较长，在中间也存在着众多开关、继电气设备等，这些设备运行都会存在一定的电阻值。在线监测系统应用时间延长，受到线路老化、元件锈蚀等众多因素影响，电阻值也会逐渐提升。物联网技术的电能计量装置远程在线监测系统实际建设过程中，工作人员必须要持有认真、谨慎态度。每一模块安装完成后都需要进行检测，保证系统建设质量，同时还需要注重检修维护工作落实，从而实现远程在线监测系统功能。

5 结语

基于物联网的电能计量装置远程在线监测系统应用，对促进配网运行现代化建设有着积极影响。物联网平台功能具有多元化特点，可以对电能计量装置运行多种信息数据进行采集，及时发现电能计量装置运行中存在的异常情况，缩减了电能计量管理的成本投入，强化了电能计量管理的工作效率。

参考文献

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[3] 张英.电能计量装置管理的有效策略研究[J].延安职业技术学院学报，2014，（2）.

基金项目：本论文由南方电网公司《K-GZM2014-134电能计量装置状态检修技术研究》项目资助。

（责任编辑：黄银芳）