（福建福清核电有限公司350300）
摘要：某多机组发电厂主变压器在机组停机时从电网倒送电给厂用设备供电。在多机组发电厂中，发电机组可以通过升压站母线为停机机组的主变供电，此时各机组上下网电量计量方式比较特殊。本文对传统的典型关口计量方案进行了分析，探讨多机组发电厂的关口计量方案。通过不断优化和工程改造，实现了准确计量上下网电量的目的，对多机组电站制定关口计量方案提供了一定的借鉴。
关键词：多机组；关口计量；优化；改造。
1.前言
关口计量方案是电能计量的重要内容之一。它是电厂与电网在贸易结算中的参考依据，并在厂网《购售电合同》中予以明确，直接影响双方按购售电合同进行结算的金额。因此，发电企业根据自身情况与电网协商确定合理的关口计量方案，对于准确计量上下网电量尤为重要。
本文以某多机组发电厂为例，分析在确定关口计量方案时应注意的问题，重点介绍多机组发电厂优化后的关口计量方案。
2.某发电厂关口计量装置介绍
2.1电气主接线
某发电厂共规划6台百万千瓦机组，以500kV电压等级接入系统。电厂500kV升压站采用一个半断路器接线方式，远期共4回出线、6台“机组-主变”进线及1台高压电抗器，形成5个完整串和1个不完整串。第3串与第4串之间设有母线分段开关。在母线分段开关合环运行的情况下，电厂升压站的母线有可能产生穿越潮流。某发电厂远期的500kV开关站简图见图1：
图1.某发电厂500kV开关站一次接线图
2.2电厂原关口计量表计配置
《电能计量装置技术管理规程》（DL/T448—2000）规定：贸易结算用的电能计量装置原则上应设置在供用电设施产权分界处。某发电厂四回500kV送出线路均是由电网运营企业出资建设，因此，用于贸易结算用的上下网电量计量点应设置在500kV线路靠近发电厂一侧。
根据上述原则，设计院在设计电厂升压站时，将在每回线路的出线侧和各机组主变的高压侧均配置一套具有正、反向有功计量功能的主电度表、副电度表。
2.3原有计量方案技术特点分析
在原设计配置的计量装置基础上考虑电厂的关口计量方案，对上下网关口分别进行设置，将形成两种典型的关口计量方案。下面对这两种典型方案进行简要分析：
2.3.1上下网的关口计量点均设在送出线路侧
当全厂停电及其他特殊运行方式时，这时潮流方向由线路流向母线（以此方向为反向，下同），四回线路的电能表计量到的反向电量即为下网电量；当机组发电时，潮流方向由机组流向线路（以此方向为正向，下同），四回线路电能表计量到的正向电量即为上网电量。
但是当有穿越潮流通过母线，假设由线路1经母线穿越到线路2（见图2），该穿越电量在线路电能表产生绝对值相等但方向相反的电量A+和A-。其中，A-将累加到下网电量上，而A+将累加到上网电量上，导致上下网电量与穿越电量混在一起无法区分。因此，上下网关口计量点设置在出线侧无法准确计量上下网电量。
图2.有穿越潮流流过母线的情况
2.3.2上下网的关口计量点均设在主变高压侧
将上下网关口设置在主变高压侧，以机组为单位来计量上下网电量：当机组运行发电时，主变高压侧计量到的正向电量即为上网电量；当机组停机或启动期间从电网倒送电量时，主变高压侧计量到的反向电量即为下网电量。
但是，当一台机组停机大修需主变倒送供电时，电能可能是来自厂内其他发电机组，并非来自外电网。这时该机组主变高压侧关口表计量到的反向电量并不是真正的下网电量。因此，上下网关口在主变高压侧，也无法准确计量上下网电量。
3.优化关口计量方案的必要性
上述两种典型的关口计量方案都存在缺陷，无法实现准确的计量上下网电量，因此必须在确定多机组发电厂关口计量方案时综合考虑多种因素，基于上述典型方案进行有针对性的优化，才能使方案完善、合理。
3.1要满足按不同电价进行结算的需求
某发电厂共规划6台机组，分三期建设。由于建成投产时间不同，各机组上网电价不同。另外，在电厂建设阶段，会同时存在并网调试机组和商运机组，也会存在上网电价不同的情况。因此，关口计量方案不能仅对全厂上网电量进行计量，还必须能计量（或计算）各台机组的上网电量，才能达到按不同的电价进行结算的要求。
3.2考虑穿越功率对计量的影响
电厂共规划四回出线至两个变电站。电厂投产初期，当只有一台或少数几台机组并网发电，且5001、5002开关合环运行时，有可能在电厂升压站母线上产生穿越潮流。此时，电厂现有的关口计量装置无法区分穿越电量和上下网电量，导致无法准确得出上、下网电量。
结算中涉及的上网、下网电量，是一个计费周期内各方向功率对时间的积分。如果存在穿越功率，那么该计费周期内将在上网和下网的电量中都增加一部分电量，而这部分电量既不是电厂发的电，也不是电厂用掉的电，不应该参与贸易结算。由于下网电量的电价远高于发电上网的电价，这两部分电量在结算时将产生一个差额。如不采取措施剔除穿越的电量，就会使电厂蒙受经济损失。因此，在确定计量方案时，必须考虑如何正确区分或避免穿越功率对上下网结算产生的影响。
3.3考虑升压站内高压电抗器的影响
下网电量结算时执行功率因数调整电费电价，即要根据受电点的功率因数对电量电费进行考核，考核标准为0.9。如严格按照规范要求，以送出线路侧作为下网关口计量点，升压站内的高压电抗器将作为一个大容量感性无功负荷，会产生大量无功电量，从而影响（拉低）考核点的功率因数，使电厂蒙受损失。
3.4准确计量电厂的上下网电量
通常情况下，电厂的上网电量和下网电量分别进行结算，互不抵扣。但多机组电厂有其特殊性：因各机组的厂用电系统无法在中低压侧实现联络，当有机组大修（用电）时，该机组将通过主变从500kV升压站倒送电量给厂用电系统。如果下网关口设置在主变高压侧，就造成了在同一时刻，同一发电厂既向电网购电又向电网售电的情况。由于上网与购网电价存在较大价差，而且机组大修期间从升压站倒送的厂用电量十分可观，按简单的计量方式将使电厂受到巨大经济损失。所以，必须在考虑电厂计量方式时，采取适当的措施，准确计量电厂上下网电量，尤其是要能区分出下网电量究竟是厂供还是网供。
4.某发电厂关口计量优化方案
4.1关口电能计量点的设置及电量计算
某发电厂将前述的两种典型计量方案进行了融合，并针对上述问题进行了针对性优化，找到了较为完善、合理的关口计量方案。
4.1.1关口计量点及关口表配置
按产权分界原则并考虑电厂远期规划，上网电量主计量点设在四回线路出线侧，并在＃1~#6主变高压侧设置辅助计量关口。辅助计量关口采用电厂原有的电能表，用以连续统计各机组向升压站送的电量，以便按各机组比例分摊全厂上网电量，满足按不同价格结算上网电量的需求。
下网电量计量点设在#1~#6机组主变高压侧。该计量关口是在各机组主变高压侧各新装一套带电压回路投切装置的电能表，其型号、CT回路等与原厂设备一致。电压回路投切装置能根据19个500kV开关和6个发电机出口断路器（GCB）的运行状态，来判断是否有厂内机组可以给用电机组供电，若有则切断该用电机组下网关口表的PT回路，下网关口表停止计量下网电量。
4.1.2下网关口自动投切原理
六台机组下网关口表的电压回路各串入一个继电器的常闭接点。继电器的控制原理见图2。
图3下网关口表电压回路投切装置原理图
由于共有25个开关，理论上有225种状态（虽然可能是多种状态对应同一种运行方式），控制逻辑如果采用“与或”逻辑进行组态是很困难的。利用图2的控制逻辑，将升压站的一次接线模拟在二次控制回路中，巧妙地实现了对所有运行方式的模拟。
4.1.3上下网电量计算
1）电厂总上网电量=四回送出线路侧关口计量点记录的电厂送电网电量-四回送出线路侧关口计量点记录的电网送电厂电量+所有机组主变高压侧主计量点记录的开关站送机组电量之和
2）各台机组上网电量=电厂总上网电量×（该机组主变高压侧辅助计量点记录的机组送开关站电量/六台机组主变高压侧辅助计量点记录的机组送开关站电量之和）
3）下网电量=各机组主变高压侧主计量关口记录的开关站送机组电量之和
4.2工程改造
通过开发PLC式计量电压回路自动投切技术，以实现自动识别电厂的各种运行工况，从而自动判断是否投入上、下网电能计量，并通过优化电能计量算法，以避免线路穿越功率影响和实现各机组上网电量合理分配。在多机组发电的情况下，各下网关口表的PT回路基本是断开状态，原理图中的继电器将长期带电以维持常闭节点断开。为避免PLC的输出继电器长期带电、降低计量装置的故障率，在实施过程中采用了可编程逻辑控制器PLC来实现逻辑组态，并在输出到继电器之前的信号加了一个非门、将电能表PT回路的常闭节点改为常开。这样就彻底消灭了继电器长期带电导致的故障隐患。
由于断路器辅助接点均为单一接点，运行期间如果接点损坏故障或误动作后将很难发现，从而影响电能计量的准确性。通过采用增加断路器辅助接点监视显示屏解决此问题。如图4运行工况监视画面，通过画面可监视全部断路器辅助接点的位置状态，以及重动继电器的动作状态，并且当装置掉电或异常时发出报警信号。
图4运行工况监视画面
4.3优化方案的特点
优化方案最重要的特点是从技术上实现了“上下网电量抵扣”，多机组情况下，基本不会再有下网电量发生，可以为电厂节省调试、生产用电费用，创造可观的经济效益。
另外，方案充分利用了电厂原有的10个计量关口的电能表，仅在六台主变高压侧新装了带PT回路切换装置的电能表，费用少；优化方案能够计算出全厂上网电量和各机组的上网电量，可以满足按不同价格进行结算的要求；上网电量计算公式中线路侧电表正反向电量相减，抵消掉了穿越升压站母线潮流的电量；下网关口较上网关口后撤到主变高压侧，将升压站内的高压电抗器置于厂外，不会再产生不利影响。
5.结论
多机组发电厂应结合自身的特点，在升压站设计、购售电合同谈判过程中充分考虑机组之间互供厂用电的可能性，力争最优化的上下网电量计量方案，并在购售电合同中予以明确，为电厂争取最大的经济利益。某发电厂在首台机组投产之前就完成了关口计量的改造工作，将为企业在后续机组基建、调试期间节省大量费用，使关口计量方案的效益最大化供其他多机组发电项目参考、借鉴。
参考文献：
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[2]郭志伟，发电厂下网电量计量方案探讨，福建电力与电工，2006，26（4）：31-32
[3]陈丽华，上网关口计量装置改造的一点体会，广东水利水电，2003，10（5）：77-78
[4]胡振斌，电力体制改革与电网关口计量管理，安徽电气工程职业技术学院学报，2004，9（2）：32-35
作者简介：姓名：刘钊（1986.8.15），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东，学历：本科，单位：福建福清核电有限公司，研究方向：电厂购售电管理、电力项目前期工作，职称：工程师，邮编：350300。
姓名：汪洋(1989.10.12)，民族：汉族，籍贯：甘肃，学历：本科，单位：福建福清核电有限公司，研究方向：电气调试维修，职称：工程师，邮编：350300。