不停電快速更換計(jì)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(hù)產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)的計(jì)量裝置也在不停地進(jìn)行著技術(shù)創(chuàng)新。佛山電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)從2003年左右開(kāi)始建設(shè),至2017年12月已經(jīng)實(shí)現(xiàn)采集終端全覆蓋,隨著系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越龐大,設(shè)備的運(yùn)維投入及運(yùn)維要求也日益提高。根據(jù)《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定,必須對(duì)在運(yùn)行的電能計(jì)量裝置進(jìn)行定期抽檢,抽檢后不合格率達(dá)到閾值時(shí)就要進(jìn)行批量更換。同時(shí),隨著計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)功能應(yīng)用日益深化,一些新的應(yīng)用要求對(duì)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(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)大量的批量更換及日常故障更換工作,給運(yùn)維人員帶來(lái)了很大的工作量。且現(xiàn)在的接線方式下,采用短路試驗(yàn)端子盒的方式會(huì)在工作期間造成電能表停止計(jì)量,給供電企業(yè)帶來(lái)電量損失或追補(bǔ)電量的麻煩,同時(shí)也可能出現(xiàn)工作人員操作失誤,在工作完成后沒(méi)有將試驗(yàn)端子盒的電流短路片斷開(kāi),造成計(jì)量裝置未能恢復(fù)正常運(yùn)行的情況,將導(dǎo)致嚴(yán)重的營(yíng)銷(xiāo)風(fēng)險(xiǎn)。因此,研究一種新的接線方式和輔助設(shè)備,對(duì)于提升工作人員操作便利性、降低營(yíng)銷(xiāo)風(fēng)險(xiǎn)是很有必要的。

1項(xiàng)目實(shí)施背景

當(dāng)前,廣東電網(wǎng)各類(lèi)計(jì)量終端數(shù)量有90余萬(wàn)臺(tái),佛山供電局的在運(yùn)行負(fù)荷管理終端和配變監(jiān)測(cè)終端總數(shù)接近6萬(wàn)臺(tái),而且還在以平均10%左右的年增幅增長(zhǎng),年度的更換數(shù)量(包括故障更換、批量更換)大概占運(yùn)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(shí)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(duì)于運(yùn)維班組而言工作量巨大。

南方電網(wǎng)公司對(duì)終端的外形尺寸進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化明確,2012年出臺(tái)的《南網(wǎng)典設(shè)》在外形結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(kāi)始均按此規(guī)范供貨,2013年后標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在運(yùn)行終端數(shù)量占比約達(dá)80%。同時(shí),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(kāi)展此項(xiàng)目研究奠定了基礎(chǔ),也具備了成果實(shí)現(xiàn)的可行性。

2不停電快速更換計(jì)量終端的輔助端子研制

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

2.1設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求如下:(1)適用于《中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司計(jì)量自動(dòng)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(shí)無(wú)需斷電:(3)插進(jìn)電表或終端時(shí),能夠自動(dòng)實(shí)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(guò)電表或終端而無(wú)旁路:(4)拔出電表或終端時(shí),能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電壓和電流回路安全有效分離,外部電壓斷開(kāi),電流自動(dòng)短接:(5)確保在插拔的一瞬間,電流無(wú)開(kāi)路現(xiàn)象:(6)確保外部無(wú)裸露帶電端子:(7)確保運(yùn)行10年以上安全可靠。

2.2設(shè)計(jì)原理

目前專(zhuān)變用戶(hù)計(jì)量裝置電能表及配套的負(fù)控終端共用一個(gè)計(jì)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(yùn)維工程中存在如下問(wèn)題:

(1)故障更換過(guò)程中需要進(jìn)行計(jì)量接線端子盒的操作,對(duì)作業(yè)人員技能要求高、作業(yè)過(guò)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(méi)有將試驗(yàn)端子盒的電流短路片斷開(kāi),造成計(jì)量裝置未能恢復(fù)正常運(yùn)行的情況,將導(dǎo)致嚴(yán)重的營(yíng)銷(xiāo)風(fēng)險(xiǎn)。

(2)進(jìn)行更換時(shí),需短接電流回路,影響計(jì)費(fèi)表的計(jì)量,會(huì)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(duì)于供電企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本降低及設(shè)備運(yùn)行可靠性提升來(lái)說(shuō)是很有必要的。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,開(kāi)展了本項(xiàng)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(guò)程中不造成電量損失的方法和裝置?，F(xiàn)在通過(guò)研究不停電快速更換計(jì)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(shí)人工短路電流、斷開(kāi)電壓的方式,實(shí)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(jì)量電量損失。

2.3具體實(shí)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(shí)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(shí)3～4根電壓線(A、B、C、N）需要和終端完全斷開(kāi),4～6根電流線(Ai/Ao、Bi/Bo、Ci/Co）需要和終端完全斷開(kāi),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(shí),需要手工將4根電壓線A、B、C、N斷開(kāi),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(gè)輔助端子,其功能是實(shí)現(xiàn)電表或終端需要連接電網(wǎng)時(shí)插進(jìn)輔助端子,電壓端子和電流端子與線路全部自動(dòng)連接,當(dāng)終端需要拔出時(shí)電壓端子自動(dòng)斷路,電流端子自動(dòng)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(shí),蓋體處于翻開(kāi)狀態(tài),其輔助端子電壓端子與市電電壓線斷開(kāi),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(shí),將蓋體旋回垂直下扣1cm,此時(shí),電流端子通過(guò)中間的塑膠隔條兩兩相互隔開(kāi),同時(shí)電流端子和電壓端子通過(guò)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(jì)量回路中電能表到試驗(yàn)端子盒之間裝入即可,如圖2(b）所示。該項(xiàng)目成果參照電力系統(tǒng)用的電能計(jì)量試驗(yàn)端子盒的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容,經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè)試、絕緣性能測(cè)試、彈片應(yīng)力測(cè)試、導(dǎo)體導(dǎo)通能力測(cè)試,證實(shí)滿足相關(guān)電氣連接件的標(biāo)準(zhǔn),可以應(yīng)用到電能計(jì)量領(lǐng)域。

2.4技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

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

(2）電壓端子在腔體內(nèi)采用二段式設(shè)計(jì),通過(guò)金屬扣件來(lái)實(shí)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(jì),通過(guò)塑膠扣件來(lái)實(shí)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(guò)專(zhuān)有弱電過(guò)線孔設(shè)計(jì),確保了弱電端子和強(qiáng)電端子有效隔離。

3項(xiàng)目應(yīng)用于終端運(yùn)維作業(yè)前后對(duì)比

表1所示的是改進(jìn)前終端運(yùn)維和改進(jìn)后終端運(yùn)維的作業(yè)過(guò)程對(duì)比,包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及作業(yè)耗時(shí)對(duì)比。

可見(jiàn)改進(jìn)后運(yùn)維作業(yè)在安全風(fēng)險(xiǎn)、營(yíng)銷(xiāo)風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)步驟和耗時(shí)這幾方面有質(zhì)的提高。終端運(yùn)維改進(jìn)前退出和恢復(fù)計(jì)量回路的操作是整個(gè)作業(yè)流程中風(fēng)險(xiǎn)最高的步驟,對(duì)端子盒的誤操作會(huì)導(dǎo)致計(jì)量設(shè)備損壞、操作人員電弧燒傷等傷害:另外,很多時(shí)候端子盒的誤操作還會(huì)伴隨計(jì)費(fèi)出錯(cuò)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)銷(xiāo)事故的發(fā)生,這都是運(yùn)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(yǔ)

研究、測(cè)試及試點(diǎn)應(yīng)用證明,這項(xiàng)不停電快速更換計(jì)量終端的技術(shù),能有效降低對(duì)運(yùn)維人員的技術(shù)要求,降低終端運(yùn)維作業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn),降低終端運(yùn)維作業(yè)中的營(yíng)銷(xiāo)風(fēng)險(xiǎn),提高運(yùn)維效率和質(zhì)量,并為電網(wǎng)公司大大減少因終端運(yùn)維過(guò)程造成的電量損失,因而社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益巨大。同時(shí),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。