岸上电力系统中的能源计量与计费

从商业计量边界开始

第一个问题不是应该买哪种能量计量器。.

那就是： 商业能源的传输发生在哪个电点？

典型的海上电力路径可能包括：

能量可以在这条路径上的多个点上进行测量。.

在一个供三个泊位连接点的630 kVA配置中， 岸上电力供应系统一次供应一艘船， 配备了进出侧面的能量测量功能。.

这些计量器并不一定代表相同的商业量。.

安装的仪表可以用来了解岸上电源装置从上游供电装置接收到的能量量。下游或泊位供电装置的仪表则更接近于转换环节中部分环节后的能量输出。.

两点之间的设备可能会引入转换器损耗、变压器损耗、辅助用电和电缆损耗。.

这些损失是否计入该船的账单，则由商业决策决定。 电气设计应该清楚地显示出每个计量点包含哪些内容以及哪些内容不包含。 商业协议随后规定了哪些点是用于计费的权威点。.

为什么输入输出计量器有不同的用途

两米显示出的 kWh 数可以分别显示出来，并且还能回答不同的问题。.

输入仪表和输出仪表之间的差异不应该自动被视为转换器损耗。.

测量间隔可能不完全相同。辅助负载可能在其中一个点上被计入，而在另一个点上则被排除在外。变压器可能位于这两台仪表之间。 测量的不确定性也存在于这两个点上。.

因此，需根据实际情况来解释计量读数。 岸电系统架构 在比较不同测量点之前。.

IEC/IEEE 80005 系列采用的是与岸上连接相关的相同系统级观点： 配电、转换设备、变压器、接口、控制和监测都是陆上至舰船系统的组成部分。.

计费准确性取决于完整的CT/PT测量链

高精度测头无法校正错误的 CT 比率。.

在更大的岸上电力系统中，能量表可能无法直接测量主电流和电压。测量过程可能如下所示：

每个阶段都会影响最终的价值。.

CT或PT比率

如果安装的变压器配比与计量系统中配置的配比不匹配，所累积的能量就会出现系统性偏差。.

极性与相位关系

极性或相位不对称可能会影响计算出的功率和能量。.

负担

仪器变压器电路具有自身的运行要求。 CT/PT 选型与仪表应用是分不开的。.

扩展

即使主测量硬件正确，仪表、SCADA 系统或计费平台的乘数计算也可能导致商业结果发生变化。.

IEC 61869 将仪表变压器视为独立的测量系统组件，而IEC 62052 和 IEC 62053 则涉及电力仪表要求和精度。.

遵守某项计量标准本身并不能确定外部 CT/PT 链或下游计费数据系统的性能。.

不要认为每个 kWh V区域都是一个计费 V区域

岸电系统可能包含几个看起来相似的电气值。.

开关柜仪表、保护继电器、变频器、本地 HMI 和中央 SCADA 系统都可以显示电压、电流、有效功率或累积能量。.

在一种岸上供电配置中，输出开关设备的测量结果包括活性功率和无功功率，以及正常运行时的电气参数。.

但这并不意味着每种显示出的 kWh 值在商业上都是等值的。.

操作测量可用于提高操作员的可见性、进行诊断、提供保护或平衡能源。.

商业测量具有不同的作用。它需要一个商定的源头、一个明确的测量链以及能够在结算过程中进行追踪的记录。.

SCADA 可以成为该体系的一部分。一个计费平台也可以成为该体系的一部分。 重要的是，最终的商业价值仍能溯源到测量源。.

可计费能源记录必须注明 V能源供应期和供应量。

在多客位航站楼中，仅靠电气精度是不够的。.

当发票上显示的数值与实际值不符时，仪表仍能记录正确的数据，因为该数值已被分配给了错误的容器。.

在一种岸电运行程序中，在连接前收集了船只信息，其中包括船只识别信息、所需电压、频率、容量和连接点。.

连接过程还包括了一份正式的岸上电力系统数据记录。 物理操作过程的详细流程在“操作指南”中有所介绍。 岸上供电连接程序.

只有当能源记录与可识别的供需事件相关联时，它才能成为商业上可用的数据。.

对于多泊位项目，设计应回答：

• 哪条供电线路被通电了？
• 哪条航道连接起来了？
• 哪艘船正在接收电力？
• 供应期是从什么时候开始的？什么时候结束的？
• 该笔交易属于哪个能源登记册？

一台普通的植物测量仪本身无法回答所有这些问题。.

保持计费数据路径的可追溯性

测量过程并不止于能量计计算 kWh 的那一刻。.

该值可能经过多个数字层才能显示在报告或发票上。.

在一种岸上供电体系中，能源数据从计量功能转移到了计费功能，然后通过光纤以太网传输到监控中心。.

这些接口上可能会出现错误。.

注册表可能被映射错误。可能存在两次乘法运算。 一个系统可能期望使用主键值，而另一个系统则期望使用二级键值。 可能与错误的供电线连接了能量通道。.

由于所得到的数字可能仍然看起来合理，因此这些错误很难发现。.

因此，应记录从基本电量到最终计费值的转换过程。.

任何改变商业数量的比例或缩放步骤都应该有一个明确的目的和验证方法。.

IEC 62056 为电力仪表数据交换和识别提供了正式框架，这在多个仪表、记录器或测量通道在不同系统之间传输时具有相关意义。.

沟通、时间与保留率会影响计费的完整性

通信、时间同步和数据保留通常被视为监控功能，但也可能影响商业记录。.

缺失的数据并非零消耗

如果仪表与计费平台的通信失败，中央系统可能会暂时无法获取有效值。.

这与衡量零消费的有效方式不同。.

在必要时，计费体系应区分以下内容：

• 有效测量消耗量；;
• 有效零消费；;
• 缺失的数据；;
• 估计数据；;
• 恢复的数据。.

选定的仪表是否能在通信恢复后本地存储间隔数据并恢复这些数据，取决于仪表和系统的设计。 应该加以证实，而不是假设。.

时间必须与交易保持一致

如果仪表设置不正确，仍可能将能量值分配错误。 SCADA 系统和船舶交易记录没有使用足够一致的时间参考点。.

一种岸电监测配置采用了 GPS 时间同步技术。 GPS 只是一个实现方式。关键在于，仪表记录数据和船舶供应数据之间能够可靠地关联起来。.

保留归几个层次负责

历史数据可能独立存在于仪表、本地 HMI 中。 SCADA 历史学家和计费数据库。.

岸电项目配置可以在本地和远程监控层面使用不同的存储功能。.

因此，保留应该根据数据层来定义。 目标在于在需要时保留足够的源数据和交易数据，以便重建商业结果。.

V在调试期间确保完整的测量链完整性

在仪表屏幕上看到一个合理的数值并不代表完成了完整的调试测试。.

1. 物理 V验证

   确认预定计量点、CT/PT位置、供电关系和布线路径。.

   我们是在测量预期的电路吗？

2. V测量验证

   确认 CT/PT 比值、极性、相位关系、相关负荷、仪表配置和标尺尺寸。.

   测量到的电量是否正确？

3. V数据验证

   比较仪表值、通信寄存器 SCADA 值和应用缩放。.

   离开仪表后，数值是否仍然正确？

4. 交易 V验证

   确认进料装置、泊位、船舶、连接开始时间和连接结束时间。.

   这种能量是否属于正确的商业交易？

5. 计 V费验证

   确认最终的商业数量，并确保记录能够追溯到其来源。.

   是否可以重建已计费的价值？

英国的电力结算调试框架为这种方法提供了一个正式的例子：它将仪表-变压器配置、仪表设置和最终计量系统输出与定义的计量点进行对比。.

该框架是针对特定司法管辖区的，但验证逻辑与商业能源计量直接相关。.

计量和通信检查也应纳入更广泛的范围。 岸电制造和FAT 在现场调试之前，要做好范围划分工作。.

操作前应检查的常见计量和计费错误

目标不是为了目的而增加仪器。 其目的是使发票上的数字可以追溯到实际的电力系统中。.

在完成计量和计费设计之前需要了解的信息

最终的配置不能仅从仪表数据表中进行选择。 对于工程评审而言，有用的项目投入分为四个类别。.

这些输入数据使计量设计能够在整个系统中进行审查。 岸上供电系统 而不是作为独立的仪表组件。.

常见问题解答

技术参考

• IEC/IEEE 80005 系列 — 港口/岸基连接系统的用能连接
• IEC 61869-2 和 IEC 61869-3 — 仪器变压器
• IEC 62052-11 和 IEC 62053 系列 — 电力计量设备
• IEC 62056 系列 — 电力计量数据交换
• OIML R 46 — 活性电力计量设备
• Elexon 行为准则 4 — 用于结算目的的计量设备的校准、测试和调试