不停電快速更換計量終端的技術研究

引言

智能電網發(fā)展涵蓋了發(fā)、輸、變、配環(huán)節(jié),作為電網與客戶產權分界點的計量裝置也在不停地進行著技術創(chuàng)新。佛山電網計量自動化系統(tǒng)從2003年左右開始建設,至2017年12月已經實現(xiàn)采集終端全覆蓋,隨著系統(tǒng)規(guī)模越來越龐大,設備的運維投入及運維要求也日益提高。根據《電能計量裝置技術管理規(guī)程》規(guī)定,必須對在運行的電能計量裝置進行定期抽檢,抽檢后不合格率達到閾值時就要進行批量更換。同時,隨著計量自動化系統(tǒng)功能應用日益深化,一些新的應用要求對終端提出了更高的技術要求,為滿足生產需要,也需不定期進行更換和技術升級。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正常運行的情況,將導致嚴重的營銷風險。因此,研究一種新的接線方式和輔助設備,對于提升工作人員操作便利性、降低營銷風險是很有必要的。

1項目實施背景

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

南方電網公司對終端的外形尺寸進行了標準化明確,2012年出臺的《南網典設》在外形結構尺寸標準中對功能、制作材料、結構等進行了明確要求,各廠家從2013年開始均按此規(guī)范供貨,2013年后標準規(guī)范在運行終端數量占比約達80%。同時,近幾年在帶電可插拔電表技術方面也有不少成果,這就為我們開展此項目研究奠定了基礎,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,可在設備運行條件下進行計量終端更換,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設計要求

設計要求如下:(1)適用于《中國南方電網有限責任公司計量自動化終端外形結構規(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設計原理

目前專變用戶計量裝置電能表及配套的負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正常運行的情況,將導致嚴重的營銷風險。

(2)進行更換時,需短接電流回路,影響計費表的計量,會造成企業(yè)經濟損失。

因此,研究一種新的接線方式和輔助設備,對于供電企業(yè)運營成本降低及設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。現(xiàn)在通過研究不停電快速更換計量終端的技術,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）,根據電氣要求當終端和電線連接時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時插進輔助端子,電壓端子和電流端子與線路全部自動連接,當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）虛線方框內部分和圖2(b）所示。

(3）當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,安全可靠,如圖3所示。

(4）當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準和內容,經過結構測試、絕緣性能測試、彈片應力測試、導體導通能力測試,證實滿足相關電氣連接件的標準,可以應用到電能計量領域。

2.4技術創(chuàng)新點

(1）整體采用開旋鈕蓋加扣件設計,方便可靠:通過蓋體上拉打開或下拉扣緊的方式來截止或導通電源,確保了操作簡單、安全。

(2）電壓端子在腔體內采用二段式設計,通過金屬扣件來實現(xiàn)相互截止或導通,確保了穩(wěn)定。

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

(4）出線端及進線端有殼體完全保護,金屬部分不裸露。

(5）通過專有弱電過線孔設計,確保了弱電端子和強電端子有效隔離。

3項目應用于終端運維作業(yè)前后對比

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

可見改進后運維作業(yè)在安全風險、營銷風險、作業(yè)步驟和耗時這幾方面有質的提高。終端運維改進前退出和恢復計量回路的操作是整個作業(yè)流程中風險最高的步驟,對端子盒的誤操作會導致計量設備損壞、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致營銷事故的發(fā)生,這都是運維作業(yè)應該杜絕的。兩者比較,改進的效果非常明顯。

4結語

研究、測試及試點應用證明,這項不停電快速更換計量終端的技術,能有效降低對運維人員的技術要求,降低終端運維作業(yè)中的安全風險,降低終端運維作業(yè)中的營銷風險,提高運維效率和質量,并為電網公司大大減少因終端運維過程造成的電量損失,因而社會和經濟效益巨大。同時,該技術也可擴展應用至具有回路接入的其他各種設備,作為一種標準組件推廣應用。