用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ertu方案的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电能能效计量领域，具体涉及用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案，电能量采集终端一方面采集、存储电表以串行通信形式输出的电能数据；另外一方面将采集到的电能数据通过上行通信传输到调度端的电能量数据采集主站中，最后通过能效计量主站与调度端的电能量数据采集主站的数据交互获取相应数据。解决了柔性直流输电系统的系统级能效计量和设备级能效计量的能效计量问题。弥补了国内外对于柔性直流输电系统能效计量的空白，为今后改进柔性直流输电系统换流与输电设备工艺水平、系统运行方式提供技术支撑。
【专利说明】
用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案
技术领域
[0001] 本发明属于电能能效计量领域，特别涉及用于柔性直流输电系统能效计量的电能 量采集终端ERTU方案。
【背景技术】
[0002] 与传统交流输电以及高压直流输电相比较，柔性直流输电具有:可独立控制有功 功率和无功功率，控制灵活;方便进行潮流反转;进行故障电网快速恢复;换流站之间可相 互独立控制，无需通信;在同等容量下，换流站占地面积显著小于传统高压直流换流站;交 直流侧谐波的谐波均大为减少等优势。柔性直流输电可以有效解决海上风电与分布式能源 并网、海岛及偏远地区供电、城市电网增容以及多端直流输电等方面具有巨大潜力。
[0003] 随着新型输电系统的快速发展，不仅带来了电力事业前所未有的发展，同时也给 电力系统的设备管理带来了很多困难，电力部门也需要解决如何准确及时结算系统网损、 设备损耗等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种适用于柔性直流输电系统的系统级能效计量和设备级 能效计量的能效计量终端采集方案。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于柔性直流输电系统能效计量的 电能量采集终端系统，包括电能量数据采集主站，所述系统还包括能效计量主站、电能量计 量系统、至少一个电能量采集终端和至少一个电表;所述电能量数据采集主站与能效计量 主站、电能量计量系统和电能量采集终端连接，所述电能量采集终端与电表连接，用于采 集、存储所述电表的电能数据，并将所采集的电能数据传输至所述电能量数据采集主站中， 再通过所述能效计量主站与所述电能量数据采集主站的数据交互获取相应数据。
[0006]在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电能量 采集终端所采集、存储的电表的电能数据为所述电表以串行通信形式输出，并通过上行通 信传输至所述电能量数据采集主站。
[0007]在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电表包 括电子式电表和数字化电表。
[0008] 在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电能量 采集终端包括ERTU和数字化ERTU。
[0009] 在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电能量 计量系统包括常规电能量计量系统和数字化电能量计量系统，所述常规电能量计量系统采 用电磁式互感器将采集到的电压、电流模拟量通过电缆传送至所述电子式电表，通过所述 电子式电表进行处理计算;所述数字化电能量计量系统采用电子式互感器和合并单元来完 成电压、电流数据的采集，输出数字信号，然后通过IEC61850标准通信协议传送至所述数字 化电表，通过所述数字化电表进行处理计算。
[0010]在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述常规电 能量计量通过公共电话网或电力程控网络或Internet，经Fax/Modern专线Modern网络系统 连接所述ERTU与所述电子式电表。
[0011]在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述数字化 电能量计量系统通过IEC61850标准通信协议经所述数字化ERTU分别连接所述电子式电表 和数字化电表，所述数字化电表连接所述合并单元。
[0012]在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电子式 电表采用脉冲输出电表或RS485接口电表。
[0013]用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案，包括以下步骤： [0014] (1)确定柔性直流输电系统能效计量的采集量，所述能效计量包括系统级能效计 量和设备级能效计量，所述系统级能效计量的采集量为所述柔性直流输电系统传输过程 中，输出有功电能与输入有功电能的差值;所述设备级能效计量的采集量为分别采集联结 变压器、换流阀、电抗器、直流输电线路两端的电能量、有功功率、电压、电流的数据;上述采 集量直接获取或间接计算得到所述柔性直流输电系统以及设备的能量损耗数值；
[0015] (2)确定柔性直流输电系统能效计量的数据项，根据步骤（1)确定的采集量，所述 能效计量的数据项包括直流与交流计量点的数据项;所述交流计量点的数据项包括三相电 压、电流、功率因数、总功率、正反向电量、ABC三相电量以及电量时标;所述直流计量点的数 据项包括电压、电流、功率、正反向电量及电量时标;上述数据项的采集协议和数据格式为 DL/T645协议规定的数据格式，采用二次侧数值;采样间隔为设置5-60分钟或默认60分钟；
[0016] (3)确定了步骤(2)中所述能效计量的数据项后，采用上述的用于柔性直流输电系 统能效计量的电能量采集终端系统进行数据的采集并将数据上传至所述电能量数据采集 主站。
[0017] 上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统，包括:常规电子 式电表、数字化电表或数字化电表与常规安装式电表混合，ERTU电能量采集终端，电能量计 量系统，能效计量主站。所述ERTU电能量采集终端和电表相连，其用于采集所述电表的用电 数据并上传给电能量计量系统；所述电能量计量系统与ERTU电能量采集终端、能效计量主 站连接。
[0018] 柔性直流输电系统能效是针对柔性直流输电系统传输过程中，系统输出有功电能 与输入的有功电能的差值，同时为了进一步研究系统内部设备能效，分别采集联结变压器、 换流阀、电抗器、直流输电线路两端的电能量、有功功率、电压、电流等数据，从而直接或通 过间接计算得到柔性直流输电系统以及相关设备的能量损耗数值。确定用于能效计量的相 关数据项，包括直流与交流计量点。交流计量点需要的数据包括三相电压、电流、功率因数、 总功率、正反向电量、ABC三相电量以及这些电量冻结或采集时所对应的时间标识信息，即 电量时标;直流计量点数据包括电压、电流、功率、正反向电量及所对应的时间标识信息，即 电量时标。
[0019]在确定计量点和所需的数据后，可以采用用于柔性直流输电系统能效计量的电能 量采集终端系统，以实现数据的采集和将数据上传至电能量数据采集主站。电能量采集终 端一方面采集、存储电能表以串行通信形式输出的电能数据;另外一方面将采集到的电能 数据通过上行通信传输到调度端的电能量数据采集主站中，最后通过能效计量主站与调度 部门电能量数据采集主站的数据交互获取相应数据。电能量计量系统可以配置常规电能量 计量系统和数字化电能量计量系统。常规电能量计量系统主要采用电磁式互感器将采集到 的电压、电流模拟量通过电缆传送到传统电表中，通过电表进行处理计算;数字化电能量计 量系统采用电子式互感器和合并单元来完成电压、电流数据的采集，输出数字信号，然后通 过IEC61850标准通信协议传送给数字电表进行数据的处理和计算。
[0020] 本发明的有益效果是:提出了适用于柔性直流输电系统的系统级能效计量和设备 级能效计量的能效计量终端采集方案，弥补了国内外对于柔性直流输电系统能效计量的空 白，为今后改进柔性直流输电系统换流与输电设备工艺水平、系统运行方式提供技术支撑。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明一个实施例的典型双端柔性直流输电系统拓扑结构示意图；
[0022] 图2为本发明一个实施例的电子式电表电能量采集终端系统示意图；
[0023] 图3为本发明一个实施例的电子式电表、数字化电表电能量采集终端系统示意图；
[0024] 其中，①-联接变压器，②-启动电阻，③-桥臂电抗器，④-换流阀，⑤-电抗器，⑥-电缆，⑦-能效计量主站，⑧-电能量计量系统，⑨-FAX/Modern专线Modern网络，⑩-公共电 话网或电力程控网络或11^從11的，@41?1'1]，@-脉冲输出电表或者1?485接口电表，?-能 效计量主站，⑧-电能量计量系统，数字化ERTU，@-电子式电表，数字化电表， -合并单元。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0026] 实施例：
[0027] 如图2、图3所示，本实施例是通过以下的技术方案实现的，用于柔性直流输电系统 能效计量的电能量采集终端系统，包括电能量数据采集主站，所述系统还包括能效计量主 站、电能量计量系统、至少一个电能量采集终端和至少一个电表;所述电能量数据采集主站 与能效计量主站、电能量计量系统和电能量采集终端连接，所述电能量采集终端与电表连 接，用于采集、存储所述电表的电能数据，并将所采集的电能数据传输至所述电能量数据采 集主站中，再通过所述能效计量主站与所述电能量数据采集主站的数据交互获取相应数 据。
[0028] 在上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，所述电能量 采集终端所采集、存储的电表的电能数据为所述电表以串行通信形式输出，并通过上行通 信传输至所述电能量数据采集主站。所述电表包括电子式电表和数字化电表。所述电能量 采集终端包括ERTU和数字化ERTU。所述电能量计量系统包括常规电能量计量系统和数字化 电能量计量系统，所述常规电能量计量系统采用电磁式互感器将采集到的电压、电流模拟 量通过电缆传送至所述电子式电表，通过所述电子式电表进行处理计算;所述数字化电能 量计量系统采用电子式互感器和合并单元来完成电压、电流数据的采集，输出数字信号，然 后通过IEC61850标准通信协议传送至所述数字化电表，通过所述数字化电表进行处理计 算。所述常规电能量计量通过公共电话网或电力程控网络或Internet，经Fax/Modern专线 Modern网络系统连接所述ERTU与所述电子式电表。所述数字化电能量计量系统通过 IEC61850标准通信协议经所述数字化ERTU分别连接所述电子式电表和数字化电表，所述数 字化电表连接所述合并单元。所述电子式电表采用脉冲输出电表或RS485接口电表。
[0029]用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案，包括以下步骤： [0030] (1)确定柔性直流输电系统能效计量的采集量，所述能效计量包括系统级能效计 量和设备级能效计量，所述系统级能效计量的采集量为所述柔性直流输电系统传输过程 中，输出有功电能与输入有功电能的差值;所述设备级能效计量的采集量为分别采集联结 变压器、换流阀、电抗器、直流输电线路两端的电能量、有功功率、电压、电流的数据;上述采 集量直接获取或间接计算得到所述柔性直流输电系统以及设备的能量损耗数值；
[0031] (2)确定柔性直流输电系统能效计量的数据项，根据步骤（1)确定的采集量，所述 能效计量的数据项包括直流与交流计量点的数据项;所述交流计量点的数据项包括三相电 压、电流、功率因数、总功率、正反向电量、ABC三相电量以及电量时标;所述直流计量点的数 据项包括电压、电流、功率、正反向电量及电量时标;上述数据项的采集协议和数据格式为 DL/T645协议规定的数据格式，采用二次侧数值;采样间隔为设置5-60分钟或默认60分钟；
[0032] (3)确定了步骤(2)中所述能效计量的数据项后，采用上述的用于柔性直流输电系 统能效计量的电能量采集终端系统进行数据的采集并将数据上传至所述电能量数据采集 主站。
[0033]柔性直流输电系统系统级能效是针对柔性直流输电系统传输过程中，系统输出有 功电能与输入的有功电能的差值，同时为了进一步研究系统内部设备级能效，分别采集联 结变压器、换流阀、电抗器、直流输电线路两端的电能量、有功功率、电压、电流等数据，从而 直接或通过间接计算得到柔性直流输电系统以及相关设备的能量损耗数值。确定用于能效 计量的相关数据项，包括直流与交流计量点。交流计量点需要的数据包括三相电压、电流、 功率因数、总功率、正反向电量、ABC三相电量以及这些电量冻结或采集时所对应的时间标 识信息即电量时标;直流计量点数据包括电压、电流、功率、正反向电量及所对应的时间标 识信息，即电量时标。图1中的1、2、4计量点采集交流电能量数据;7计量点采集直流电能量 数据;需要用于能效计量的数据项如下，表1为交流计量点采集数据项，表2为直流计量点采 集数据。
[0034]表1交流计量点采集数据项
[0036]表2直流计量点采集数据项
[0038]在确定计量点和所需的数据后，可以采用上述的用于柔性直流输电系统能效计量 的电能量采集终端系统以实现数据的采集和将数据上传至主站。电能量采集终端一方面采 集、存储电能表以串行通信形式输出的电能数据；另外一方面将采集到的电能数据通过上 行通信传输到调度端的电能量数据采集主站中，最后通过能效计量主站与调度部门电能量 数据采集主站的数据交互获取相应数据。
[0039] 若使用常规电子式电表，用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统 如图2所示；电表与ERTU相连，ERTU通过公共电话网、电力程控网络或Internet与Fax/ Modern专线网络相连并和电能量计量系统进行信息交互。若使用数字化电表或数字化电表 与电子式电表混合的模式，用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统如图3 所示;数字化电表与数字化ERTU相连，数字化ERTU与电能量计量系统相连，从能效计量主站 获取并存储相关数据。
[0040] 上述的用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统中，电能计量系统 可以配置常规电能计量系统和数字化电能计量系统。常规电能计量系统主要采用电磁式互 感器将采集到的电压、电流模拟量通过电缆传送到传统的电子式电表中，通过电表进行处 理计算;数字化电能计量系统采用电子式互感器和合并单元来完成电压、电流数据的采集， 输出数字信号，然后通过IEC61850标准通信协议传送给数字化电表进行数据的处理和计 算。
[0041 ]本实施例用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案，提出了适 用于柔性直流输电系统的系统级能效计量和设备级能效计量的能效计量终端采集方案，为 今后改进柔性直流输电系统换流与输电设备工艺水平、系统运行方式提供技术支撑。
[0042]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0043]虽然以上结合附图描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域普通技术人员应当 理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原 理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1. 用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端系统，包括电能量数据采集主 站，其特征在于:所述系统还包括能效计量主站、电能量计量系统、至少一个电能量采集终 端和至少一个电表;所述电能量数据采集主站与能效计量主站、电能量计量系统和电能量 采集终端连接，所述电能量采集终端与电表连接，用于采集、存储所述电表的电能数据，并 将所采集的电能数据传输至所述电能量数据采集主站中，再通过所述能效计量主站与所述 电能量数据采集主站的数据交互获取相应数据。2. 如权利要求1所述的电能量采集终端系统，其特征在于：所述电能量采集终端所采 集、存储的电表的电能数据为所述电表以串行通信形式输出，并通过上行通信传输至所述 电能量数据采集主站。3. 如权利要求2所述的电能量采集终端系统，其特征在于:所述电表包括电子式电表和 数字化电表。4. 如权利要求3所述的电能量采集终端系统，其特征在于：所述电能量采集终端包括 ERTU和数字化ERTU。5. 如权利要求4所述的电能量采集终端系统，其特征在于:所述电能量计量系统包括常 规电能量计量系统和数字化电能量计量系统，所述常规电能量计量系统采用电磁式互感器 将采集到的电压、电流模拟量通过电缆传送至所述电子式电表，通过所述电子式电表进行 处理计算;所述数字化电能量计量系统采用电子式互感器和合并单元来完成电压、电流数 据的采集，输出数字信号，然后通过IEC61850标准通信协议传送至所述数字化电表，通过所 述数字化电表进行处理计算。6. 如权利要求5所述的电能量采集终端系统，其特征在于:所述常规电能量计量通过公 共电话网或电力程控网络或Internet，经Fax/Modern专线Modern网络系统连接所述ERTU与 所述电子式电表。7. 如权利要求5所述的电能量采集终端系统，其特征在于:所述数字化电能量计量系统 通过IEC61850标准通信协议经所述数字化ERTU分别连接所述电子式电表和数字化电表，所 述数字化电表连接所述合并单元。8. 如权利要求3所述的电能量采集终端系统，其特征在于:所述电子式电表采用脉冲输 出电表或RS485接口电表。9. 用于柔性直流输电系统能效计量的电能量采集终端ERTU方案，其特征在于，所述方 案包括以下步骤： (1) 确定柔性直流输电系统能效计量的采集量，所述能效计量包括系统级能效计量和 设备级能效计量，所述系统级能效计量的采集量为所述柔性直流输电系统传输过程中，输 出有功电能与输入有功电能的差值;所述设备级能效计量的采集量为分别采集联结变压 器、换流阀、电抗器、直流输电线路两端的电能量、有功功率、电压、电流的数据;上述采集量 直接获取或间接计算得到所述柔性直流输电系统以及设备的能量损耗数值； (2) 确定柔性直流输电系统能效计量的数据项，根据步骤（1)确定的采集量，所述能效 计量的数据项包括直流与交流计量点的数据项;所述交流计量点的数据项包括三相电压、 电流、功率因数、总功率、正反向电量、ABC三相电量以及电量时标;所述直流计量点的数据 项包括电压、电流、功率、正反向电量及电量时标;上述数据项的采集协议和数据格式为DL/ T645协议规定的数据格式，采用二次侧数值;采样间隔为设置5-60分钟或默认60分钟； (3)确定了步骤(2)中所述能效计量的数据项后，采用权利要求1至8中任一权利要求所 述的电能量采集终端系统进行数据的采集并将数据上传至所述电能量数据采集主站。
【文档编号】G08C19/00GK106093558SQ201610377607
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】杨瑶佳, 李勇汇, 张凯, 彭辉, 徐晓彤, 刘俭, 韩霄汉, 姚力, 胡瑛俊
【申请人】武汉大学, 国网浙江省电力公司电力科学研究院