基于智能電網(wǎng)中不停電換表裝置的研發(fā)設計

朱 亮，周 雷，楊志宇，章妍會，魏 鑫

(1.國網(wǎng)錦州供電公司，遼寧 錦州 121000；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司管理培訓中心大連分中心，遼寧 大連 116000；3.遼寧云電科技有限公司，遼寧 錦州 121000)

目前，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，各行各業(yè)對用電需求也越來越大。隨著國網(wǎng)公司用電信息采集系統(tǒng)的建設和發(fā)展，智能電能表的推廣和應用也在加速進行。電能表是用來測量電能的高精度儀表，也是智能電網(wǎng)建設中的重要組成部分，能夠實現(xiàn)對電力客戶電能質量的“全采集”和“全監(jiān)控”[1]。因此，電能表的準確計量和穩(wěn)定運行，對用戶的“安全用電、有限用電”具有重要意義。國網(wǎng)公司每年有大批電能表出現(xiàn)故障需要及時更換，按照《供用電營業(yè)規(guī)則》的規(guī)定，更換故障電能表需要提前7天通知用戶。因此，故障電能表需要在現(xiàn)場繼續(xù)運行7天后才能進行更換，這就會影響用電計量的準確性，造成供電企業(yè)和用戶之間的計量糾紛。而且換表需要停電后進行操作，這又會影響電力客戶的正常用電，降低客戶滿意度[2]。

基于上述原因，國網(wǎng)錦州供電公司計量中心創(chuàng)新團隊研制了不停電換表裝置[3]，能夠實現(xiàn)在不停電情況下對電能表的更換。這種裝置結構簡單，使用方便，在保證操作人員安全的同時，有效提高換表工作效率，降低電能表更換成本，有利于提升供電企業(yè)的服務質量[4]。

1 傳統(tǒng)換表方式的弊端

目前，國網(wǎng)錦州供電公司負責運維的電能表共有130余萬塊，平均每年達到周期輪換年限的電能表有13余萬塊，隨機發(fā)生故障需要更換的電能表有2萬余塊。如果采用先通知后更換的傳統(tǒng)換表方式將有如下弊端：第一，降低運維人員的工作效率，影響工作進度，進而影響智能電網(wǎng)的建設步伐[5]。第二，故障電能表持續(xù)運行得不到及時解決，影響計量的準確性，造成計量糾紛[6]。第三，下發(fā)停電通知的方式有多種，例如電話通知、短信微信通知以及人工下發(fā)停電通知單等，但不論哪一種方式都無法保證通知到每一個用戶，可能造成用戶不理解甚至投訴，從而影響供電企業(yè)服務滿意度，而且下發(fā)停電通知需要供電企業(yè)投入大量的人力和物力，增加了企業(yè)的經(jīng)營成本。

2 不停電換表裝置的材料選用

不停電換表裝置由裝置本體和專用連接插針2部分組成，裝置本體外殼采用防火級ABS材料制成，表面耐腐蝕、抗老化，有足夠的硬度，緊固螺絲釘后不變形；其阻燃性能符合相關國家標準對電器元件阻燃性能的要求；電氣間隙和爬電距離為6 mm，完全滿足國家標準的規(guī)定[7]；耐過電壓強度滿足技術規(guī)范要求，常溫狀態(tài)下插針與外殼之間的絕緣阻值≥1000 MΩ，絕緣電阻符合國家標準[7]低壓系統(tǒng)內設備的絕緣配合要求。接線端子的電壓電流端子組裝在殼體中，端子采用導電性能良好的HP59-1銅材料制成，端子表面進行鈍化、鍍鉻或鍍鎳處理，金屬表面無擦傷、腐蝕痕跡，接線端子具有足夠的導電截面積，在1.2倍最大電流長期使用而溫升不超過限定值。在常溫、常濕的環(huán)境中，端子與外殼之間承受2000 V、50 Hz正弦電壓，在泄漏電流不超過1 mA的條件下，歷時1 min無擊穿和閃絡現(xiàn)象。

專用連接插針采用導電性能良好的HP59-1圓形銅柱和ABS絕緣連接片組成，電氣間隙、爬電距離及絕緣強度滿足相關技術要求，連接插針強度滿足要求，在擰緊固定螺絲釘?shù)那闆r下，連接插針不發(fā)生形變。

3 不停電換表裝置的優(yōu)勢

國內之前也有過類似的換表裝置，但是都沒有推廣起來，主要原因在于這些換表裝置的設計存在缺陷，例如：①更換電能表所需時間過長，達不到提高工作效率的目的；②更換過程中會造成電量的丟失，給供電企業(yè)帶來經(jīng)濟損失；③裝置體積占用表箱空間過大，表箱內電能表安裝數(shù)量就會減少，降低表箱空間利用率，不適用于已安裝表箱改造工程。

本文所闡述的不停電換表裝置實物如圖1所示，可以很好地解決上述問題，具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下3個方面。

a.不停電換表裝置采用交接滾動旋轉方式進行電能表更換，能保證用戶正常用電的同時，還能實現(xiàn)電量的不丟失。

b.本裝置的更換時間僅為3～5 s，較其他同類產(chǎn)品能夠節(jié)省約2 min的換表時間，較傳統(tǒng)停電換表方式可節(jié)約5 min的操作時間，這樣可以為供電企業(yè)帶來更多的電費營收。

c.本裝置外形小巧、安裝方便，如圖1所示。長、寬、高尺寸分別為12 cm、3.3 cm、2.8 cm，完全符合現(xiàn)有表箱空間尺寸要求，不用對現(xiàn)有表箱進行任何改造，為公司節(jié)省投資成本。

圖1 不停電換表裝置實物

4 不停電換表裝置結構原理及實際應用

不停電換表裝置分為裝置本體和專用連接插針2部分。在計量裝置改造過程中，將不停電換表裝置本體固定在電表箱背板上，上方安裝電能表，導線連接到裝置本體端子插孔內。不停電換表裝置操作演示步驟如下。

a.擰下鉛封螺絲，打開裝置前蓋板，擰松舊電能表固定螺絲。

b.如圖2所示，將待更換的新電能表②上的4根插針水平插入不停電換表裝置導軌插孔內，新電能表開始通電計量。將舊電能表③和與之相連接的4根插針從裝置上方導軌插孔中拔出。

圖2 操作演示步驟

c.如圖3所示，將新電能表②后仰旋轉90°進入之前舊電能表所在位置，向下用力將電能表4根插針完全插入到裝置導軌插孔內，擰緊端子上的固定螺絲。

圖3 操作演示步驟

d.將裝置蓋板復位，上好封印即可。

不停電換表裝置的應用，可在不斷電的情況下完成電能表的更換，整個過程一人操作，用時僅需5 s，既提高了換表工作效率，又不影響用戶正常用電。同時也解決了其他換表裝置在換表期間不能正確計量的弊端，避免因換表停電造成用戶投訴事件的發(fā)生，提高了供電企業(yè)的優(yōu)質服務水平。另外，由于不停電換表裝置可在不停電狀態(tài)下更換電能表，因此可以將表箱內原有的2個小型斷路器移除，節(jié)省了箱體空間，降低了計量箱體投入成本。

此項成果已經(jīng)獲得了國家級實用新型專利(專利號：ZL 2017 2 1143006.X)如圖4所示，外觀設計專利(專利號：ZL 2018 3 0119088.8)如圖5所示。

圖4 實用新型專利

圖5 外觀設計專利

2018年6月，在遼寧省錦州市科技家園小區(qū)和新世界國際家園小區(qū)內分別安裝了270余套不停電換表裝置。作為試點工程，該裝置運行非常穩(wěn)定，沒有發(fā)生任何故障，受到工作人員及小區(qū)業(yè)主的一致好評[8]。

5 結語

目前，不停電換表裝置已在國網(wǎng)錦州供電公司智能電網(wǎng)建設中全面推廣使用，并取得了良好的效果[9]。不停電換表裝置的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)換表需要在停電狀態(tài)下才能進行操作的固有模式，既提高了工作效率，又不影響用戶正常用電，還為供電企業(yè)增加了電費營收，同時也避免因換表停電造成用戶投訴事件的發(fā)生，優(yōu)化了供用電營商環(huán)境，提高了供電企業(yè)的服務水平[10]。