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技術文章
國內電網關口表運行主要問題分析之GPS時鐘
點擊次數：4443 發布時間：2010-12-8
目前運行在國內電網的關口表大多為進口的高等級多功能表，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、西門子公司的Maxsys2510，ABB公司的AIN，MTC公司的IC1-V34S/R/H等系列，其運行在發電企業上網、跨區聯絡線、省網聯絡線及省內下網等關口，用于貿易結算和內部經濟指標的考核，在實際運行中主要存在以下問題:
1、關口表低負荷運行問題
由于用于電能計量的電流互感器在設計時，與保護、運行方式相關，一般按該饋路zui大潮流來考慮。因此，在正常運行方式下，其負荷一般不會超過其額定電流的30％～40％，發電企業上網出線負荷較為穩定；但用于電網聯絡的聯絡線，由于受運行方式、無功優化、線損等因素的影響，其負荷變化較大，經常運行在低負荷電流和低功率因數下，有些負荷電流甚至在5％以下。通常在選擇關口表的標定電流值時，一般參照電流互感器的二次額定電流值確定，這是造成關口表低負荷運行的主要原因。
2、關口表時鐘的漂移與同步
隨著電價政策的出臺和電力市場的建立，分時計量和實時電價被廣泛應用，而用于劃分不同電價費率時段、凍結電量、負荷曲線的時鐘是實現上述功能的基本量，其穩定性、準確性決定電力市場運行的水平。
進口關口表的時鐘誤差一般按照IEC標準設計，即每日不超過1秒，與國家標準要求時鐘誤差在一定條件下每日不超過0.5秒有偏差。實際運行中，由于關口表受通信信道、通信協議、權限設置、讀寫管理部門的不同等限制，其時鐘部分需現場調整和校對，從而造成實際運行的部分關口表時鐘誤差偏差較大。
3、關口表內部運行狀態不完整
關口表的運行與電網運行方式密切相關，是電能計量裝置的一部分，隨著電力市場的建立和運營，越來越多的關口表用于與電量計費、負荷控制等系統的集成，這樣對關口表的功能提出更多需求，運行狀態就是其中重要功能之一，運行狀態包括關口表內部診斷、與之連接的互感器二次回路診斷、與系統間數據交換情況診斷和電網運行狀態四部分，是診斷電能計量裝置正常運行的重要工具之一。目前運行的進口關口表在這方面多少存在不足，如失壓、負荷曲線、運行、電池等狀態診斷量。
4、工作電源的選擇
關口表的工作電源一般有兩種選擇方式：測量電壓內部供電和外接電源供電，兩種方式各有利弊。測量電壓內部供電方式的工作電源直接取自測量電壓，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關口表將失去工作電源，此期間關口表不計量，也不能為電能量計量系統提供數據，如時間較長還可能造成電池過放電導致電池損壞，另外在一次線路恢復運行時可能會因開關操作導致關口表燒壞；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，且能夠進行自動監控，所以一般選取直流電源，并且主表和副表應分別接在直流電源的兩段母線上，互為備用，但在直流電源發生故障時，關口表同樣將失去工作電源，不計量而造成關口電量丟失。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而言更好一些，但如果關口表同時具備兩種工作電源選擇方式并能自動切換，則是zui完善的工作電源解決方案，而目前現場運行的多數型號的關口表只具備由測量電壓內部供電功能，需要以后在新購關口表時加以注意。
5、訪問權限
由于電表的通信接口需要供不同部門使用，而各個部門對關口表的使用權限是不同的，所有關口表需要多種級別的訪問權限。如zui高訪問權限可以讀寫關口表的全部數據，供關口表管理部門使用，只讀權限供電能量計量系統使用，部分參數如通信參數讀寫權限和時鐘對時權限可分別供相關部門使用等等。通過完善的訪問權限，既可以使各個部門各取所需，充分發揮關口表的功能，又能分清各部門的責任。目前正在運行的大部分關口表訪問權限并不完善，一般只有讀和寫兩級權限，對于只需要部分寫權限（如通信參數設置和時鐘同步等）的使用部門來說，只能賦予其只讀權限，不可能賦予寫權限，因此實際上是限制了這些部門對關口表的使用。
建議
鑒于關口表作為關口電量結算*合法數據來源的重要性，必須認真對待目前關口表現場運行中存在的這些主要問題，以免由此造成關口表運行故障而引起關口電量計量差錯等嚴重后果。為解決這些問題，提出以下建議：
（1） 關口表的標定電流應不超過電流互感器額定二次電流的30％，其額定zui大電流應為電流互感器額定二次電流的120％左右；
（2） 由于關口表是關口電量結算數據的*合法來源，用于結算的峰平谷電量、凍結電量和負荷曲線等數據的時標也應來源于關口表，而不應取自電量采集器、主站系統等其它數據傳輸存儲設備，所以對關口表的時鐘精度提出較高的要求，必須進行時鐘同步；為了準確計量，建議使用的GPS時鐘設備，參考：http://www.ruicheng-china.cn/。
上海銳呈公司GPS時鐘設備的特點：
1．模塊化結構，NTP/SNTP端口數量可靈活配置，zui多配置20路相互獨立的10/100M網口。
2．雙CPU同時工作，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，裝置收不到衛星信號后，自保持能力優于0.42μS/min。
6．可同時為幾十萬臺客戶端、服務器、工作站提供時間服務。
7．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系統及支持NTP協議的路由器、交換機、智能控制器等網絡設備。
8．高品質的工業級元件，高水準的電氣設計，高密度集成的電路結構，使裝置擁有優異的電氣隔離和電磁屏蔽表現，整機無可調節器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。
9．GPS接收天線重點考慮了防雷設計、穩定性設計、抗干擾設計，信號接收可靠性高，不受地域條件和環境的限制。
10．裝置采用全模塊化即插即用結構設計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護方便，同時為將來現場網絡改造擴建時增加對時端口提供了方便。
17．裝置可通過數碼管在線顯示當前收星個數，在線顯示裝置的同步狀況。
上海銳呈公司北斗衛星對時服務器裝置的詳細參數：
1．時間源：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,雙電源冗余；
3．GPS接收頻率：1575.42MHz,接收靈敏度：捕獲<-160dBW，跟蹤<-163dBW。捕獲時間：裝置冷啟動時，<5min；裝置熱啟動時，<1min。
4．北斗接收器：通道：6；接收靈敏度：-157.6dBW；冷啟動首捕時間：≤2秒；失鎖重捕時間：≤1 秒；1PPS精度：優于100nS。
5．平均*間隔時間（MTBF）≥150000小時；平均維修時間（MTTR）：一般不大于30分，使用壽命不少于20年。正常使用條件下無須維護。
6．授時精度：脈沖、B碼：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：1-10ms；
7．網口支持協議：NTP/SNTP ，ARP，UDP/ Time，net，ICMP，SNMP，MD5；
8．天線長度標配30m,可選50、60、80、100、120、200米
（3） 關口表應具備完整的內部運行狀態功能；
（4） 關口表應同時具備測量電壓內部供電和外接電源供電兩種工作電源方式，優先使用外接電源供電，在外接電源失去供電后能夠自動投切到測量電壓內部供電方式，確保在任何情況下關口表都不會失去工作電源。
（5） 關口表應具有多級別訪問權限，每個級別的訪問權限可以設置，每個級別能夠支持多個用戶，每個用戶擁有各自的用戶名和密碼等。
綜上所述，在選擇關口表的時，應從實際需求出發，在計量方式、電網運行、系統集成、數據采集實時性、用戶種類等方面綜合考慮關口表的功能設置。