一、前言

零压降数字光电计量装置的作用是：采用数字光信号传输电压互感器二次信号从而xx电压互感器二次输出信号传输过程中的压降，降低目前电力系统日常运行中电能计量综合误差，使电能计量的误差在法定标准范围内，以便合理地保护电力部门与用户双方的合法权益。

1、电能计量综合误差原因分析
    在电力系统的日常运行中应保证电能计量的准确性，以便合理地保护电力部门与用户双方的合法权益。因此电能计量的误差应该在法定的标准范围内。
    电力部电能计量装置检验规程SD109—83中规定：Ⅰ类电能计量装置，其电压互感器二次回路压降不应超过额定二次电压的0.25%；Ⅱ类和Ⅲ类电能计量装置，此电压不应超过额定二次电压的0.5%。
    电能计量的综合误差是由电压互感器(PT)的误差、电流互感器(CT)的误差、电度表的误差、电压互感器二次导线压降所引起的计量误差所组成。根据多处电网普查测试的结果，在这四项误差中，电压互感器二次导线压降引起的计量误差往往是{zd0}的。造成电压互感器二次导线压降过大的原因是：由于变电站各馈线电能表的电压输入信号一般是共用同一组母线上的PT信号，从PT到电能表之间的二次信号线较长。变电所和大中型用电户的高压电能计量装置中，PT二次接线端子与电能表之间需要数十米甚至几百米的连接电缆线。当导线的截面积较小时，长导线的电阻就比较可观。此外，中间接有快速开关、保险管，再加上二次接线端子松动以及保险管两端的金属部分氧化等原因造成二次接线阻抗较大。在这样长的具有较大电阻的连接电缆线上，如果PT二次回路所接入的表计、继电保护装置及其它负荷较大，则较大的负荷电流将引起较大的二次回路压降。
    电压互感器二次导线电阻过大，二次导线压降过大，其直接后果是造成少计发电量、供电量、用电量，以致少收电费，造成发供电量不平衡、线损出现负数等。

    下面有一个35kV供电线路电能计量的例子，说明因PT二次导线压降所引起的电能计量误差是很大的。由于PT距控制室较远，二次线长达170m，而截面仅为2.5mm，因而导线电阻值较大(达1.4W)。为了节省操作电缆的缆芯，b相采用了截面较小(2.5 mm)的公用电缆线，b相公共小母线装在远离PT的控制室，在长达一百多米的b相公共电缆中流过全部二次负荷电流( 实测电流为0.95A )，在b相导线中便会产生相当大的电压降和相角差， b相导线压降达1.33V，已超出电业法规规定的不大于0.5％额定二次电压的要求。二次导线压降使电度表旋转偏慢，从而造成很大的计量误差。在本例子中的各参数经测试及计算后，结果见下表。

表1：35KV供电线路PT二次压降电能计量误差分析

    从表中可看出，PT二次导线压降引起的电能计量误差是惊人的，必须解决这个问题。由于它牵涉到巨大的社会效益和经济效益，多年来，电力部门一直很重视这个问题，研究人员也想出了多种办法力图去解决这个问题。但到目前为止，尚没有发现较好的方法。

三、现有解决方案及其缺陷

    最为简单和常见的方法是加粗电压互器感二次连接导线的截面、减小二次连接导线的长度，以及减小各接点接触电阻这种方法的缺点是：即使导线再粗，也不能解决接触电阻及导线电阻所带来的问题。

    根据一次回路消耗电能的有功分量及无功分量计算出的平均，以及测得的PT二次导线压降，可以计算得出PT二次导线压降所引起的电能计量误差值，将电度表调快，用以抵消二次导线压降所引起的负误差。 但是当变化过大或过大时，均不宜采用此法。并且由于压降具有实时变化的特点，故实际中该法不适用。
    装设电度表的专用二次回路，即采用专用计量回路
    包括采用专用的电压互感器二次计量绕组,避免继电保护、测量回路对计量回路的影响；采用专用的计量二次电缆及专用的开关、熔断器和接线端子等。此措施可从设备配置的角度减少了电压互感器二次回路电压降，但由于还存在开关、熔断器和接线端子等设备，因它们的接触电阻较大造成的PT 二次压降较大,难于满足对Ⅰ类电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0. 25 %的要求。
    采用电压误差补偿器来补偿二次导线压降引起的比差和角差
    其原理是在二次回路中加入一个补偿电压，用以补偿二次导线压降引起的比差和角差。产生这个补偿电压的装置有多种：定值补偿器、电流xxxxxx、电压xxxxxx。此类方法的缺点是其补偿效果难以评估，容易过补偿，从计量的可朔源角度来看，存在原理性的缺陷，无法使用户信服。

    本公司研制的DOE-01型零压降数字光电计量装置，正是针对目前电压互感器二次信号传输过程中存在的电压降引起的电能计量误差，采用将电压互感器二次输出的模拟电压信号就地数字化，并转换成光信号传输至控制室，在控制室还原成模拟信号，输入电能表，从而xxxx了信号传输过程中的电压降，大大减小了电能计量的误差，提高了计量的精度。
采用这种方法的优势在于：
    1、在传统的模拟信号传输装置中，模拟电压信号通过长导线后要发生较大的衰减和失真，从而引入误差。将PT二次输出的模拟电压信号就地数字化后采用数字光脉冲信号传输，包含的信息几乎没有任何衰减和失真，信号精度不会由于长距离传输而引入任何误差。
    2、光信号传输不会受到周围强电磁干扰的影响，可靠性高。从而该装置可以解决PT二次导线压降所引起的种种问题，提高计量的准确度。
    3、采用数字光信号作为变电站二次信号传输的手段，符合数字化变电站自动化系统的发展趋势，是电子技术成果在解决变电站实际问题创造性应用的典型范例。
    4、采用该方法，从计量的原理来看，可朔源，从而可使用户信赖，易于推广。

主要技术参数

技术原理
    将PT二次输出的模拟电压量就地转换成数字光信号量，用光缆将该数字量光脉冲从PT处传到远处的控制室，在控制室将光脉冲变为数字量并还原成模拟电压后，直接供电能表计、继电控制保护等装置用，提高计量准确度。

    专有技术国内外发展形势：
    电子式互感器是集光学、微电子学、高电压技术、电磁兼容等多学科高新技术于一体的高科技光电子产品，是近年来国内外电流、电压测量的热点研究和应用领域。和传统互感器相比较，电子式互感器的主要优点在于：
    目前电力系统使用的电磁感应式电流互感器（Current Transformer ,简称CT）、电磁感应式电压互感器（Potential Transformer,简称PT）用于测量电流、电压已有一百多年的历史了。但是，随着电力系统电压等级的不断升高，传输的电力容量越来越大，传统的CT、PT因其传感机理而呈现出自身不可克服的问题，例如：随着电压等级的提高，绝缘困难急剧增加；潜在着突然失效，如爆炸等危险；易受电磁干扰；CT在故障状态下易饱和，对过渡过程中的非周期分量难以正确反映；如果CT输出端开路，会出现高电压；PT易产生电磁谐振；体积大，重量重等。采用电容分压式的电压互感器（简称CVT）由于中间变压器的存在，仍有谐振的可能；电容分压的精度易受外界因素影响，往往在现场安装时需重新校正。虽然已经采取了许多技术上的措施对其加以改进，但仍不能从根本上克服上述问题。
    更重要的是，目前已用于变电站的监视、控制、保护包括故障录波、安全控制装置等，虽然已实现了微机数字化，但正是由于提供一次部分信息的互感器输出为大电流（1A或5A，100V），不能提供与数字系统相匹配的数字信号输出，使得站内二次联线复杂，电能计量精度显著下降，互感器负载过重，微机装置固有的高可靠性被错综复杂的二次联线所抵消。
而电子式互感器能够直接提供数字信号给计量保护装置，可以简化二次设备,提高整个系统的准确度和可靠性。这一技术上的创新将有助于二次设备的系统集成，加速整个变电站的数字化和信息化进程，并引发电力系统自动化装置和保护方式的重大变革。因此随着电力系统的不断发展，传统CT将会从变电站中逐渐被淘汰，而新一代的电子式互感器将取而代之，在电力系统中发挥重要作用。
    电子式互感器这一全新的传感技术的成功推出将引起电流、电压传统测量方法的彻底变革，继而推动和促进后续相关产业和应用的革命性变革和升级换代，各大跨国公司如ABB、西门子等均投入了大量的人力、物力进行研发。
    已实现的突破性技术：
    本公司将在电子式互感器方面的独创性技术，成功地应用于DOE-01型零压降数字光电计量装置中，获得了较好的效果。
    1、高准确度的模数变换器和数模变换器
    在PT二次侧的输出处，就地将模拟电压转换成数字量，并将此数字量变换成光脉冲，将此光脉冲通过光缆传到远方的控制室。在控制室，光脉冲变换成数字电脉冲信号。此数字信号可直接供计量和保护之用；或将此数字脉冲变换成模拟信号供计量和保护之用。此变换器的整体准确度为0.2%。
    2、装置的温度稳定性
    因为本装置是一种电子式设备，其准确度可能受到温度的影响，因此要在此装置的设计原理中考虑温度的影响进行优化设计，在应用温度范围内满足0.2％的精度要求。

应用实例：

    本公司研发的DOE－01型零压降数字光电计量装置于2006年9月10号在河南新乡长兴铺110kV变电站投入运行，运行稳定，xx电压互感器压降效果明显。
    为了观察运行效果，本装置同时与现有的采用模拟方式传输电压信号的电能计量装置比对，截止2007年9月10号，共运行365天，本装置累计走字5474.76字，折合电能15329.33万 kWh，原电能计量装置走字5446.28字，折合电能15249.58万 kWh，本装置比原装置累计多走28.48字，折合电能79.74万 kWh，以百分比计算，xx压降引起的电能损失0.523%。并且此数字与实测的电压降0.4%-0.6%吻合，说明本装置xx压降效果明显。以4270.1元/万 kWh计算，约增加收支34万元。