1 内蒙古电网计量工作现状

内蒙古电网位于华北电网北部，供电区域由地处内蒙古自治区中西部的呼和浩特市、包头市、乌海市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌兰察布市、阿拉善盟及地处东部的锡林郭勒盟共6市2盟组成。在上述区域内，以27座500 kV变电站为枢纽，其中89条相互连接500 kV供电线路构成了内蒙古电网“三横四纵两出口”的主网架构。

1.1 计量工作存在的问题

内蒙古超高压供电局计量中心负责内蒙古电网27座500 kV变电站及13座电厂的电能计量设备运行维护、校验检定、缺陷消除工作。计量中心共有人员24人，包括2个外勤班组，主要外勤人员12人，作业区域覆盖区内8个盟（市），东西跨度超过1200 km，南北逾1000 km。

1.1.1 作业区域大

内蒙古自治区地域广袤，而500 kV变电站占地面积较大、出线较多，出于供电安全考虑，其大多远离城镇。以东部最远的500 kV塔拉变电站为例，单次作业需驱车往返近1000 km。站区分布广，交通手段唯一，给计量工作造成极大不便。

1.1.2 负荷不稳定

内蒙古自治区东西跨越29个经度，南北跨越16个纬度，区域内各地气候多变且差异明显。受天气影响，变电站所接风电场、光伏电站无法实现稳定的周期校验，同时以牵引站为代表的部分特殊负荷线路并非时时都有负荷。负荷不稳定为计量装置的现场校验增加了不确定性^[1]。

1.1.3 人员缺乏

超高压计量专业是一个一次、二次电气设备知识兼备的专业。从人员培养周期来看，通常需要3~ 5 a，长于其他专业。此外计量专业较运行、检修、线路等专业来说属于“小专业”，人员补充远不及其他专业频繁。

1.2 电能计量远程校验监测系统应用必要性

在内蒙古电网飞速建设的背景下，内蒙古超高压供电局计量中心面临管理设备越来越多，作业距离越来越远，作业风险越来越大，而人员相对越来越少的困境。以500 kV灰腾梁变电站为代表，该变电站位于内蒙古自治区锡林浩特市南70 km处，各等级出口线路22条，是锡林郭勒地区重要的枢纽变电站。该变电站位于两山之间的风口，有长达半年的冰雪期（每年10月—次年3月），且该站站址无过境铁路交通，汽车是唯一的交通工具，从呼和浩特市出发，单次作业往返路程超过1100 km。由于关口多是风电线路，其负荷受自然条件影响较大，多数情况下计量工作无法按计划正常开展。对此，采用电能计量远程校验监测系统可解决变电站计量工作“远、难、险”的问题。

1.3 电能计量远程校验监测系统应用现状

受人员、作业环境、设备状况等多方面因素对电能表现场校验工作的制约，从2008年开始，在高压领域，福州超高压局500 kV宁德变电所、青海省电力公司海北供电公司110 kV浩门变电站陆续安装了电能计量远程校验系统，其中一部分系统已连续运行了10 a，为该系统的稳定性提供了有力佐证^[2-3]。但目前该系统的应用仍主要集中于500 kV以下电网。

2 电能计量远程校验监测系统校验原理及溯源与传递 2.1 校验原理

目前普遍采用的电能表校验原理为比较法，也叫标准表法。标准电能表与被检电能表在连续工作的情况下，用被检电能表输出的脉冲（低频或高频）控制标准电能表计数来确定被检电能表的相对误差。被检电能表的相对误差γ计算公式如下：

(1)

式中m—实测脉冲数；

m₀—算定（或预置）脉冲数，按公式（2）计算，

(2)

式中N—被检电能表低频或高频脉冲数；

C₀—标准电能表的（脉冲）仪表常数；

C_L—被检电能表的（脉冲）仪表常数；

K_I，K_U—标准电能表外接的电流、电压互感器变比，若无外接电流、电压互感器时，K_I和K_U均为1。

对铭牌上标有电流互感器变比K_L、电压互感器变比K_Y经互感器接入式的电能表，算定脉冲数m₀按公式（3）计算^[4]。

(3)

2.2 量值溯源与量值传递

量值溯源性是通过1条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量值或测量标准能够与规定的参考标准联系起来的一种特性。量值传递是通过对测量器具的检定或校准，将国家测量标准所复现的测量单位的量值，通过各等级测量标准传递到工作测量器具，以保证被测量对象量值的准确和一致。

量值传递和量值溯源使计量量值管理构成了1个有效的封闭环路系统，两者在本质上都是确保量值准确、可靠、统一。量值传递是从国家基准出发，按检定系统表和检定规程逐级检定，把量值自上而下传递到工作计量器具。而量值溯源则是从下至上追溯计量标准直至国家和国际的基准。

无论是标准式或便携式标准测试仪器以及安装于电能计量远程校验监测系统中的标准电能表，均作为本单位的计量标准器具列入国家法定强制检定系统表，每年送至省级法定计量检定机构计量检定实验室做强制检定，保证国家计量基准的传递，同时，测试数据又对构架基准进行了溯源。从而保证国家计量基准能够传递到测试仪，量值准确可靠。

2.3 高压电能计量中误差计算的局限及解决方法

计量用电流、电压互感器误差的测定是在设备停电的状况下，采取“低校高”的方式在设备二次测通额定电压、电流，模拟互感器的正常运行状态，从而测定误差。这种测量方法电流、电压互感器各相回路单独校验，而组合互感器各相都有高电压大电流，且彼此之间相互影响，单相校验方法不能全面反映组合互感器实际运行情况下的误差，将对电能计量的准确性产生影响。

针对模拟计算误差的局限性，电能计量远程校验监测系统在线路运行状态下测定互感器实际工作误差。系统电流、电压回路分别串联、并联于负荷二次回路，对电流、电压二次值进行实时监测，二次电压值采样后，依据投产前首次测定的误差值，推算在现有采样值下一次侧数值，从而与现有采样值作比较，推算出误差。

3 电能计量装置远程校验监测系统介绍 3.1 系统构成

电能计量装置远程校验监测系统由厦门红相电力设备股份有限公司研发，是实现对电能计量装置进行在线测试、自动校验、结果分析、故障报警等功能的自动化管理系统。系统构架图见图 1^[5]。该系统主要由现场监测设备、通信网络和后台管理中心3部分组成。

（1） 现场监测设备：对现场各接入的电能计量点的校验信号进行采集、分析处理、结果存储；支持本地/远程通信，可实现与本地/远程计算机进行数据传输、参数修改、远程遥控等。

（2） 通信网络：作为系统数据传输的媒体，该系统支持的通信方式有：本地RS232串行通信、公共电话网络（PSTN）、广域（INTERNET）或局域网（LAN）、GSM/GPRS无线网络等。

（3） 后台管理中心：作为系统远程控制中心，对现场设备监测数据、测试参数及远程测试进行统一管理，同时作为后台Web发布数据服务器为数据的Web网络共享提供数据源。

3.2 系统功能

系统现场监测设备采用高集成设计模式，将监测功能模块（除后台管理计算机及软件外）均集成在1个标准计量屏柜中，通过敷设各种信号电缆，采集被监测回路的信号。系统整体功能模块包括标准计量模块、电流输入切换单元、电压切换单元、异频导纳测试模块（含信号发生器及信号采集单元）、TA二次负荷测试模块、TV二次回路压降及负荷测试模块、开关电源、通信模块、脉冲采集单元、信号输入/出端子和机柜以及后台管理软件和Web发布软件^[6-7]。系统可实现如下功能：

（1） 对电能表误差的自动在线测试和远程遥控测试；

（2） 对TA二次负荷在线测试，对TA故障及窃电进行在线监测；

（3） 实现TV二次回路压降及TV二次负荷在线监测；

（4） 电压、电流互感器误差在线测试；

（5） 电能计量装置综合误差在线测试。

4 系统应用及效果 4.1 系统安装

作为区内首家在500 kV系统中安装电能计量装置远程校验监测装置的企业，该系统在灰腾梁变电站的安装和使用是带有试验性质的。考虑到安全性和稳定性，仅接入电能表监测和远程校验功能模块，其他诸如互感器误差测试、二次压降测试等功能模块未接入。

项目实施工作总体分为3个阶段。

（1） 在5个保护小室安装新屏柜，完成电缆敷设，安装电能计量装置监测系统设备并进行调试（见图 2）。

（2） 将电流、电压采集模块接入220 kV娜腾线、吉梁线、天梁线等间隔计量二次回路^[8]。为确保安装过程顺利进行、不发生电量丢失及其他事故，自2015年始，在500 kV灰腾梁变电站220 kV线路轮停期间，站内Ⅰ类关口线路采取完全停电安装方图 1电能计量装置远程校验监测系统构架图式，其他线路间隔采取不停电安装方式，将被测表脉冲输出端口引脉冲线至系统脉冲输入端子（见图 3）。

（3） 严格按照DL/T 448—2016《电能计量装置技术管理规程》《国家电网公司电力安全工作规程》及《内蒙古电力（集团）有限责任公司关口电能计量装置管理办法》的规定组织验收工作，分别查看出厂检验报告、使用说明书及法定记录检定机构的检定证书。现场核查装置型号、规格、出厂编号、安装工艺质量、电能表二次回路接线情况，并对校验数据进行长期跟踪和对比。

4.2 系统应用及效果

为了确保系统的准确性与可靠性，现场校验工作仍按周期开展，对比同一电能表误差的现场校验与远程校验结果，经多次试验测定均在该电能表规定误差限值内，验证了该测量装置的准确性。

从2015年以试验为目的的间断性测试到正式应用，该系统应用已超过2 a，期间未发生1起因测试系统本身导致的故障，至今运行正常。目前，该系统在500 kV灰滕梁变电站已成功投入应用，可实现电能表的在线监测（见图 4）及远程校验功能（见图 5）。该系统的应用使变电站电能表周期校验工作不再受气候、负荷、人员分配等客观条件限制，实现了表计运行状况的实时监测和表计误差的实时校验，大大提高了工作效率^[9-10]。

5 结语

内蒙古电网500 kV主网覆盖地域广阔，500 kV灰腾梁变电站作为计量工作开展困难的典型代表，电能计量装置远程在线校验监测系统的应用很大程度上解决了计量中心所面临的困境，其监测和远程校验功能稳定、准确。

2017年10月，内蒙古超高压供电局电能计量装置远程校验监测系统通过专家组审核验收。基于该项目的成功试验及应用经验，2019年，内蒙古超高压供电局将在500 kV察右中、丰泉、汗海等偏远及重要东送变电站陆续投运该系统，并启用全部功能，目前相关施工正在进行中。