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國(guó)內(nèi)電網(wǎng)關(guān)口表運(yùn)行主要問(wèn)題分析之GPS時(shí)鐘
目前運(yùn)行在國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的關(guān)口表大多為進(jìn)口的高等級(jí)多功能表，主要有蘭吉爾公司的U、Q、D，斯倫貝謝公司的QTM，Actaris公司的SL7000，EDMI公司的MK3，Iskraemeco公司的WU.TE432，ION公司的ION8000、西門(mén)子公司的Maxsys2510，ABB公司的AIN，MTC公司的IC1-V34S/R/H等系列，其運(yùn)行在發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)、跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線、省網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線及省內(nèi)下網(wǎng)等關(guān)口，用于貿(mào)易結(jié)算和內(nèi)部經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核，在實(shí)際運(yùn)行中主要存在以下問(wèn)題:
1、關(guān)口表低負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題
由于用于電能計(jì)量的電流互感器在設(shè)計(jì)時(shí)，與保護(hù)、運(yùn)行方式相關(guān)，一般按該饋路zui大潮流來(lái)考慮。因此，在正常運(yùn)行方式下，其負(fù)荷一般不會(huì)超過(guò)其額定電流的30％～40％，發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)出線負(fù)荷較為穩(wěn)定；但用于電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)線，由于受運(yùn)行方式、無(wú)功優(yōu)化、線損等因素的影響，其負(fù)荷變化較大，經(jīng)常運(yùn)行在低負(fù)荷電流和低功率因數(shù)下，有些負(fù)荷電流甚至在5％以下。通常在選擇關(guān)口表的標(biāo)定電流值時(shí)，一般參照電流互感器的二次額定電流值確定，這是造成關(guān)口表低負(fù)荷運(yùn)行的主要原因。
2、關(guān)口表時(shí)鐘的漂移與同步
隨著電價(jià)政策的出臺(tái)和電力市場(chǎng)的建立，分時(shí)計(jì)量和實(shí)時(shí)電價(jià)被廣泛應(yīng)用，而用于劃分不同電價(jià)費(fèi)率時(shí)段、凍結(jié)電量、負(fù)荷曲線的時(shí)鐘是實(shí)現(xiàn)上述功能的基本量，其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性決定電力市場(chǎng)運(yùn)行的水平。
進(jìn)口關(guān)口表的時(shí)鐘誤差一般按照IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即每日不超過(guò)1秒，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)鐘誤差在一定條件下每日不超過(guò)0.5秒有偏差。實(shí)際運(yùn)行中，由于關(guān)口表受通信信道、通信協(xié)議、權(quán)限設(shè)置、讀寫(xiě)管理部門(mén)的不同等限制，其時(shí)鐘部分需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整和校對(duì)，從而造成實(shí)際運(yùn)行的部分關(guān)口表時(shí)鐘誤差偏差較大。
3、關(guān)口表內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)不完整
關(guān)口表的運(yùn)行與電網(wǎng)運(yùn)行方式密切相關(guān)，是電能計(jì)量裝置的一部分，隨著電力市場(chǎng)的建立和運(yùn)營(yíng)，越來(lái)越多的關(guān)口表用于與電量計(jì)費(fèi)、負(fù)荷控制等系統(tǒng)的集成，這樣對(duì)關(guān)口表的功能提出更多需求，運(yùn)行狀態(tài)就是其中重要功能之一，運(yùn)行狀態(tài)包括關(guān)口表內(nèi)部診斷、與之連接的互感器二次回路診斷、與系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換情況診斷和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)四部分，是診斷電能計(jì)量裝置正常運(yùn)行的重要工具之一。目前運(yùn)行的進(jìn)口關(guān)口表在這方面多少存在不足，如失壓、負(fù)荷曲線、運(yùn)行、電池等狀態(tài)診斷量。
4、工作電源的選擇
關(guān)口表的工作電源一般有兩種選擇方式：測(cè)量電壓內(nèi)部供電和外接電源供電，兩種方式各有利弊。測(cè)量電壓內(nèi)部供電方式的工作電源直接取自測(cè)量電壓，即電壓互感器二次電壓，不需要外部電源，安裝方便，但在一次線路檢修或故障、電壓互感器二次電壓回路故障時(shí)關(guān)口表將失去工作電源，此期間關(guān)口表不計(jì)量，也不能為電能量計(jì)量系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，如時(shí)間較長(zhǎng)還可能造成電池過(guò)放電導(dǎo)致電池?fù)p壞，另外在一次線路恢復(fù)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)因開(kāi)關(guān)操作導(dǎo)致關(guān)口表燒壞；外接電源供電方式的工作電源取自變電站的直流電源或交流電源，由于直流電源較為可靠，且能夠進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，所以一般選取直流電源，并且主表和副表應(yīng)分別接在直流電源的兩段母線上，互為備用，但在直流電源發(fā)生故障時(shí)，關(guān)口表同樣將失去工作電源，不計(jì)量而造成關(guān)口電量丟失。比較兩種工作電源選擇方式，用直流電源給主副表分段供電方式相對(duì)而言更好一些，但如果關(guān)口表同時(shí)具備兩種工作電源選擇方式并能自動(dòng)切換，則是zui完善的工作電源解決方案，而目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的多數(shù)型號(hào)的關(guān)口表只具備由測(cè)量電壓內(nèi)部供電功能，需要以后在新購(gòu)關(guān)口表時(shí)加以注意。
5、訪問(wèn)權(quán)限
由于電表的通信接口需要供不同部門(mén)使用，而各個(gè)部門(mén)對(duì)關(guān)口表的使用權(quán)限是不同的，所有關(guān)口表需要多種級(jí)別的訪問(wèn)權(quán)限。如zui高訪問(wèn)權(quán)限可以讀寫(xiě)關(guān)口表的全部數(shù)據(jù)，供關(guān)口表管理部門(mén)使用，只讀權(quán)限供電能量計(jì)量系統(tǒng)使用，部分參數(shù)如通信參數(shù)讀寫(xiě)權(quán)限和時(shí)鐘對(duì)時(shí)權(quán)限可分別供相關(guān)部門(mén)使用等等。通過(guò)完善的訪問(wèn)權(quán)限，既可以使各個(gè)部門(mén)各取所需，充分發(fā)揮關(guān)口表的功能，又能分清各部門(mén)的責(zé)任。目前正在運(yùn)行的大部分關(guān)口表訪問(wèn)權(quán)限并不完善，一般只有讀和寫(xiě)兩級(jí)權(quán)限，對(duì)于只需要部分寫(xiě)權(quán)限（如通信參數(shù)設(shè)置和時(shí)鐘同步等）的使用部門(mén)來(lái)說(shuō)，只能賦予其只讀權(quán)限，不可能賦予寫(xiě)權(quán)限，因此實(shí)際上是限制了這些部門(mén)對(duì)關(guān)口表的使用。
建議
鑒于關(guān)口表作為關(guān)口電量結(jié)算*合法數(shù)據(jù)來(lái)源的重要性，必須認(rèn)真對(duì)待目前關(guān)口表現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中存在的這些主要問(wèn)題，以免由此造成關(guān)口表運(yùn)行故障而引起關(guān)口電量計(jì)量差錯(cuò)等嚴(yán)重后果。為解決這些問(wèn)題，提出以下建議：
（1） 關(guān)口表的標(biāo)定電流應(yīng)不超過(guò)電流互感器額定二次電流的30％，其額定zui大電流應(yīng)為電流互感器額定二次電流的120％左右；
（2） 由于關(guān)口表是關(guān)口電量結(jié)算數(shù)據(jù)的*合法來(lái)源，用于結(jié)算的峰平谷電量、凍結(jié)電量和負(fù)荷曲線等數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)也應(yīng)來(lái)源于關(guān)口表，而不應(yīng)取自電量采集器、主站系統(tǒng)等其它數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)設(shè)備，所以對(duì)關(guān)口表的時(shí)鐘精度提出較高的要求，必須進(jìn)行時(shí)鐘同步；為了準(zhǔn)確計(jì)量，建議使用的GPS時(shí)鐘設(shè)備，參考：http://www.ruicheng-china.cn/。
上海銳呈公司GPS時(shí)鐘設(shè)備的特點(diǎn)：
1．模塊化結(jié)構(gòu)，NTP/SNTP端口數(shù)量可靈活配置，zui多配置20路相互獨(dú)立的10/100M網(wǎng)口。
2．雙CPU同時(shí)工作，32位CPU雙核處理器，性能極大提高。
3．精度高，同步快。
4．支持單星授時(shí)模式，適用于收星效果不佳的情況，有屋頂和貼窗天線可供選擇。
5．自保持能力強(qiáng)，裝置收不到衛(wèi)星信號(hào)后，自保持能力優(yōu)于0.42μS/min。
6．可同時(shí)為幾十萬(wàn)臺(tái)客戶端、服務(wù)器、工作站提供時(shí)間服務(wù)。
7．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系統(tǒng)及支持NTP協(xié)議的路由器、交換機(jī)、智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
8．高品質(zhì)的工業(yè)級(jí)元件，高水準(zhǔn)的電氣設(shè)計(jì)，高密度集成的電路結(jié)構(gòu)，使裝置擁有優(yōu)異的電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機(jī)無(wú)可調(diào)節(jié)器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。
9．GPS接收天線重點(diǎn)考慮了防雷設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)，信號(hào)接收可靠性高，不受地域條件和環(huán)境的限制。
10．裝置采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護(hù)方便，同時(shí)為將來(lái)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)改造擴(kuò)建時(shí)增加對(duì)時(shí)端口提供了方便。
17．裝置可通過(guò)數(shù)碼管在線顯示當(dāng)前收星個(gè)數(shù)，在線顯示裝置的同步狀況。
上海銳呈公司北斗衛(wèi)星對(duì)時(shí)服務(wù)器裝置的詳細(xì)參數(shù)：
1．時(shí)間源：GPS、北斗、CDMA、IRIG-B、恒溫晶振OCXO、原子鐘可選；
2．電源：220V/110V交、直流自適應(yīng),雙電源冗余；
3．GPS接收頻率：1575.42MHz,接收靈敏度：捕獲〈-160dBW，跟蹤〈-163dBW。捕獲時(shí)間：裝置冷啟動(dòng)時(shí)，〈5min；裝置熱啟動(dòng)時(shí)，〈1min。
4．北斗接收器：通道：6；接收靈敏度：-157.6dBW；冷啟動(dòng)首捕時(shí)間：≤2秒；失鎖重捕時(shí)間：≤1 秒；1PPS精度：優(yōu)于100nS。
5．平均*間隔時(shí)間（MTBF）≥150000小時(shí)；平均維修時(shí)間（MTTR）：一般不大于30分，使用壽命不少于20年。正常使用條件下無(wú)須維護(hù)。
6．授時(shí)精度：脈沖、B碼：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：1-10ms；
7．網(wǎng)口支持協(xié)議：NTP/SNTP ，ARP，UDP/ Time，net，ICMP，SNMP，MD5；
8．天線長(zhǎng)度標(biāo)配30m,可選50、60、80、100、120、200米
（3） 關(guān)口表應(yīng)具備完整的內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)功能；
（4） 關(guān)口表應(yīng)同時(shí)具備測(cè)量電壓內(nèi)部供電和外接電源供電兩種工作電源方式，優(yōu)先使用外接電源供電，在外接電源失去供電后能夠自動(dòng)投切到測(cè)量電壓內(nèi)部供電方式，確保在任何情況下關(guān)口表都不會(huì)失去工作電源。
（5） 關(guān)口表應(yīng)具有多級(jí)別訪問(wèn)權(quán)限，每個(gè)級(jí)別的訪問(wèn)權(quán)限可以設(shè)置，每個(gè)級(jí)別能夠支持多個(gè)用戶，每個(gè)用戶擁有各自的用戶名和密碼等。
綜上所述，在選擇關(guān)口表的時(shí)，應(yīng)從實(shí)際需求出發(fā)，在計(jì)量方式、電網(wǎng)運(yùn)行、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性、用戶種類(lèi)等方面綜合考慮關(guān)口表的功能設(shè)置。
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