不停電快速更換計量終端的技術(shù)研究

引言

智能電網(wǎng)發(fā)展涵蓋了發(fā)、輸、變、配環(huán)節(jié),作為電網(wǎng)與客戶產(chǎn)權(quán)分界點的計量裝置也在不停地進(jìn)行著技術(shù)創(chuàng)新。佛山電網(wǎng)計量自動化系統(tǒng)從2003年左右開始建設(shè),至2017年12月已經(jīng)實現(xiàn)采集終端全覆蓋,隨著系統(tǒng)規(guī)模越來越龐大,設(shè)備的運維投入及運維要求也日益提高。根據(jù)《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定,必須對在運行的電能計量裝置進(jìn)行定期抽檢,抽檢后不合格率達(dá)到閾值時就要進(jìn)行批量更換。同時,隨著計量自動化系統(tǒng)功能應(yīng)用日益深化,一些新的應(yīng)用要求對終端提出了更高的技術(shù)要求,為滿足生產(chǎn)需要,也需不定期進(jìn)行更換和技術(shù)升級。現(xiàn)場大量的批量更換及日常故障更換工作,給運維人員帶來了很大的工作量。且現(xiàn)在的接線方式下,采用短路試驗端子盒的方式會在工作期間造成電能表停止計量,給供電企業(yè)帶來電量損失或追補電量的麻煩,同時也可能出現(xiàn)工作人員操作失誤,在工作完成后沒有將試驗端子盒的電流短路片斷開,造成計量裝置未能恢復(fù)正常運行的情況,將導(dǎo)致嚴(yán)重的營銷風(fēng)險。因此,研究一種新的接線方式和輔助設(shè)備,對于提升工作人員操作便利性、降低營銷風(fēng)險是很有必要的。

1項目實施背景

當(dāng)前,廣東電網(wǎng)各類計量終端數(shù)量有90余萬臺,佛山供電局的在運行負(fù)荷管理終端和配變監(jiān)測終端總數(shù)接近6萬臺,而且還在以平均10%左右的年增幅增長,年度的更換數(shù)量(包括故障更換、批量更換)大概占運行數(shù)量的20%,近幾年更換數(shù)量還在加大,也就意味著在一整年的時間內(nèi)佛山供電局要進(jìn)行終端作業(yè)的數(shù)量大概是18000次,對于運維班組而言工作量巨大。

南方電網(wǎng)公司對終端的外形尺寸進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化明確,2012年出臺的《南網(wǎng)典設(shè)》在外形結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)中對功能、制作材料、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了明確要求,各廠家從2013年開始均按此規(guī)范供貨,2013年后標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在運行終端數(shù)量占比約達(dá)80%。同時,近幾年在帶電可插拔電表技術(shù)方面也有不少成果,這就為我們開展此項目研究奠定了基礎(chǔ),也具備了成果實現(xiàn)的可行性。

2不停電快速更換計量終端的輔助端子研制

本技術(shù)涉及一種不停電更換計量終端的輔助端子,使用該端子,可在設(shè)備運行條件下進(jìn)行計量終端更換,更換過程中不需要停電,也不需要操作計量端子盒。該輔助端子安裝在終端端子和計量電流電壓回路導(dǎo)線之間,可實現(xiàn)計量電流回路的自動切換,在計量終端接線端子和該輔助端子分離時,能自動短接電流回路,確保計量二次回路不開路,與此同時計費電能表正常走字。

2.1設(shè)計要求

設(shè)計要求如下:(1)適用于《中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司計量自動化終端外形結(jié)構(gòu)規(guī)范》要求中電流規(guī)格為1.5(6)A三相三線和三相四線電表或終端:(2)更換電表或終端時無需斷電:(3)插進(jìn)電表或終端時,能夠自動實現(xiàn)電壓和電流回路安全有效連接,電壓和電流回路全部經(jīng)過電表或終端而無旁路:(4)拔出電表或終端時,能夠自動實現(xiàn)電壓和電流回路安全有效分離,外部電壓斷開,電流自動短接:(5)確保在插拔的一瞬間,電流無開路現(xiàn)象:(6)確保外部無裸露帶電端子:(7)確保運行10年以上安全可靠。

2.2設(shè)計原理

目前專變用戶計量裝置電能表及配套的負(fù)控終端共用一個計量接線端子盒,兩者電流串聯(lián),電壓回路并聯(lián)。這種接線方式在運維工程中存在如下問題:

(1)故障更換過程中需要進(jìn)行計量接線端子盒的操作,對作業(yè)人員技能要求高、作業(yè)過程中安全措施要求高,可能出現(xiàn)工作人員操作失誤,在工作完成后沒有將試驗端子盒的電流短路片斷開,造成計量裝置未能恢復(fù)正常運行的情況,將導(dǎo)致嚴(yán)重的營銷風(fēng)險。

(2)進(jìn)行更換時,需短接電流回路,影響計費表的計量,會造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。

因此,研究一種新的接線方式和輔助設(shè)備,對于供電企業(yè)運營成本降低及設(shè)備運行可靠性提升來說是很有必要的。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,開展了本項目的研究,目的在于提供一種便于快速更換終端,且在更換過程中不造成電量損失的方法和裝置?，F(xiàn)在通過研究不停電快速更換計量終端的技術(shù),研制出一種輔助接線端子,能夠改變傳統(tǒng)的接線方式及帶電更換時人工短路電流、斷開電壓的方式,實現(xiàn)不停電快速更換,可有效提升工作效率,減少因更換終端造成的計量電量損失。

2.3具體實施方式

(1)三相三線電表或終端端子下面連接3根電壓線(A、B、C)和4根電流線(Ai/Ao、Ci/Co),三相四線電表或終端端子下面連接4根電壓線(A、B、C、N）和6根電流線(Ai/Ao、Bi/Bo、Ci/Co）,根據(jù)電氣要求當(dāng)終端和電線連接時3～4根電壓線(A、B、C、N）需要和終端相連,4～6根電流線(Ai/Ao、Bi/Bo、Ci/Co）需要和終端相連:當(dāng)終端拔出時3～4根電壓線(A、B、C、N）需要和終端完全斷開,4～6根電流線(Ai/Ao、Bi/Bo、Ci/Co）需要和終端完全斷開,且Ai與Ao、Bi與Bo、Ci與Co需要兩兩短接。

目前的狀況是當(dāng)終端完全拔出時,需要手工將4根電壓線A、B、C、N斷開,手工將Ai與Ao、Bi與Bo、Ci與Co短接上。整體安裝圖如圖1所示。

(2）增加一個輔助端子,其功能是實現(xiàn)電表或終端需要連接電網(wǎng)時插進(jìn)輔助端子,電壓端子和電流端子與線路全部自動連接,當(dāng)終端需要拔出時電壓端子自動斷路,電流端子自動短接。輔助端子如圖2(a）虛線方框內(nèi)部分和圖2(b）所示。

(3）當(dāng)電表或終端未插入輔助端子時,蓋體處于翻開狀態(tài),其輔助端子電壓端子與市電電壓線斷開,電流端子兩兩短接,所有帶電端子蓋體均有保護(hù),安全可靠,如圖3所示。

(4）當(dāng)電表或終端插入輔助端子時,將蓋體旋回垂直下扣1cm,此時,電流端子通過中間的塑膠隔條兩兩相互隔開,同時電流端子和電壓端子通過蓋體上的金屬接觸條連通后給終端或電表供電,如圖4所示。

輔助端子只要在原有的計量回路中電能表到試驗端子盒之間裝入即可,如圖2(b）所示。該項目成果參照電力系統(tǒng)用的電能計量試驗端子盒的試驗標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容,經(jīng)過結(jié)構(gòu)測試、絕緣性能測試、彈片應(yīng)力測試、導(dǎo)體導(dǎo)通能力測試,證實滿足相關(guān)電氣連接件的標(biāo)準(zhǔn),可以應(yīng)用到電能計量領(lǐng)域。

2.4技術(shù)創(chuàng)新點

(1）整體采用開旋鈕蓋加扣件設(shè)計,方便可靠:通過蓋體上拉打開或下拉扣緊的方式來截止或?qū)娫?確保了操作簡單、安全。

(2）電壓端子在腔體內(nèi)采用二段式設(shè)計,通過金屬扣件來實現(xiàn)相互截止或?qū)?確保了穩(wěn)定。

(3）電流端子采用高純度銅片雙壓簧設(shè)計,通過塑膠扣件來實現(xiàn)相互導(dǎo)通或截止,確保了穩(wěn)定。

(4）出線端及進(jìn)線端有殼體完全保護(hù),金屬部分不裸露。

(5）通過專有弱電過線孔設(shè)計,確保了弱電端子和強電端子有效隔離。

3項目應(yīng)用于終端運維作業(yè)前后對比

表1所示的是改進(jìn)前終端運維和改進(jìn)后終端運維的作業(yè)過程對比,包括風(fēng)險評估及作業(yè)耗時對比。

可見改進(jìn)后運維作業(yè)在安全風(fēng)險、營銷風(fēng)險、作業(yè)步驟和耗時這幾方面有質(zhì)的提高。終端運維改進(jìn)前退出和恢復(fù)計量回路的操作是整個作業(yè)流程中風(fēng)險最高的步驟,對端子盒的誤操作會導(dǎo)致計量設(shè)備損壞、操作人員電弧燒傷等傷害:另外,很多時候端子盒的誤操作還會伴隨計費出錯導(dǎo)致營銷事故的發(fā)生,這都是運維作業(yè)應(yīng)該杜絕的。兩者比較,改進(jìn)的效果非常明顯。

4結(jié)語

研究、測試及試點應(yīng)用證明,這項不停電快速更換計量終端的技術(shù),能有效降低對運維人員的技術(shù)要求,降低終端運維作業(yè)中的安全風(fēng)險,降低終端運維作業(yè)中的營銷風(fēng)險,提高運維效率和質(zhì)量,并為電網(wǎng)公司大大減少因終端運維過程造成的電量損失,因而社會和經(jīng)濟(jì)效益巨大。同時,該技術(shù)也可擴(kuò)展應(yīng)用至具有回路接入的其他各種設(shè)備,作為一種標(biāo)準(zhǔn)組件推廣應(yīng)用。