王 衍,楊小奕,劉乃杉,哲愷斌
(國網(wǎng)遼寧省錦州市義縣供電公司,遼寧 錦州 121199)
電能計量裝置安裝是電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理及電網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié),影響電能貿(mào)易結(jié)算,關(guān)系到電力企業(yè)、廣大電力客戶和老百姓的利益。電能計量裝置計量的準(zhǔn)確性可以通過電能計量檢定機(jī)構(gòu)的校驗得到保證;而現(xiàn)場接線的準(zhǔn)確性,不僅取決于裝表人員的工作責(zé)任心、業(yè)務(wù)水平及工作的熟練程度,還有多種原因可造成計量裝置錯誤接線,直接影響到計量的準(zhǔn)確性。可以通過現(xiàn)場校驗電能計量裝置來校驗計量準(zhǔn)確性和接線的正確性。但前提是已送電且有一定負(fù)荷,而正常工作流程是:先完成計量裝置安裝,驗收合格送電后,現(xiàn)場校驗人員才到現(xiàn)場校驗。其間,由于未送電安裝人員無法判斷計量裝置接線的正確與否,送電后由于現(xiàn)場校驗人員未及時到現(xiàn)場校驗,若出現(xiàn)接線錯誤導(dǎo)致漏計、少計甚至不計的情況,將會給用戶與供電企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)糾紛,造成損失。
為了把握好電能計量裝置安裝這一重要環(huán)節(jié),電能計量人員必須具備很高的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工作技能。在電能表安裝接線檢查的工作中,通常采用的方法是:(1) 用儀器儀表。伏安相位表、電能表現(xiàn)場校驗儀或一些智能電能表校驗儀和電能計量故障差錯檢測儀等;運用此方法的前提是,現(xiàn)場已送電且有一定負(fù)荷,同時對安裝人員的技術(shù)要求較高,所以,安裝人員絕大多數(shù)不用儀表測量。對極少數(shù)安裝人員,可能會用表計測一下有無電壓電流,但不會去判定是否有極性反、相序不對應(yīng)等問題。(2)用通燈:用通燈進(jìn)行對線,可判定導(dǎo)線的通斷,但不能判極性,且費時、費力,對人員的技術(shù)水平要求高;所以,安裝人員絕大多數(shù)也不會采用[1]。
針對存在的不足,本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究:(1)實現(xiàn)在電能計量裝置無外電源無負(fù)荷的情況下實現(xiàn)接線正誤的檢測;(2)通過優(yōu)化后的固定檢測步驟,使其作業(yè)方法標(biāo)準(zhǔn)化,方法簡單、容易掌握,不過分依賴人員技能水平;(3)能快速找出錯誤并指導(dǎo)糾錯,檢測時間從30 min縮短至5 min,具有較大的推廣價值。
本電能計量裝置接線正誤檢測儀由4部分組成:通斷檢測模塊、電流回路檢測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、顯示模塊[2],系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 電能計量裝置接線正誤檢測儀系統(tǒng)框圖
電壓檢測原理及接線圖如圖2所示。其實施步驟為:(1)打開主機(jī)電源,將測試筆開關(guān)撥至“查線”位置;(2)將主機(jī)的電壓、電流測試線對應(yīng)接入;(3)用遙控器將主機(jī)“工作方式”,置于“電壓接線檢測”;(4)用遙控器依次接入開關(guān)“ABCN”,并在電能表表尾端用測試筆進(jìn)行對應(yīng)檢測。
圖2 電壓識別原理圖
電流檢測原理及接線圖如圖3所示。其實施步驟為:(1)電壓接線檢測完成并正確;(2)用遙控器將主機(jī)“工作方式”,置于“電流接線檢測”;(3)用遙控器依次接入開關(guān)“ABC”,并在電能表表尾端用“測試鉗”進(jìn)行對應(yīng)檢測;(4)若檢測時發(fā)現(xiàn)有錯誤,則進(jìn)入“電流相序檢測”[3]。
圖3 電流識別原理圖
電流相序檢測步驟為:(1)在進(jìn)行電流接線檢測時,若檢測不到對應(yīng)的信號,則進(jìn)行“電流相序檢測”;(2)用遙控器將主機(jī)“工作方式”,置于“電流相序檢測”;(3)用遙控器依次接入開關(guān)“ABC”,并在電能表表尾端用“測試筆”進(jìn)行對應(yīng)檢測;(4)確定電流相序檢測正確無誤后,再重復(fù)進(jìn)行“電流接線檢測”。電流回路錯誤時識別原理圖如圖4所示。
圖4 電流回路錯誤時識別原理圖(定相序及通斷)
由于被測電流是直流,電流小且時間短,所以,即要求傳感器能測直流,還要求有較高的分辨率(0.1 mA AC/DC),精度較高等。同時,為了消除地磁場及外電場對測量結(jié)果的干擾,在測量前應(yīng)先記下地磁場及外電場對測量結(jié)果的干擾值,測試后再扣除此值。因此電流傳感器是關(guān)鍵因素,傳感器分辨率、精度不高,均影響系統(tǒng)性能。為了能同時檢測直流,傳感器采用分割式鐵芯和霍爾元件(hole element)組合的方式,當(dāng)被測電流I通過傳感器時,霍爾元件感應(yīng)輸出一個霍爾電壓UH,可以通過檢測霍爾電壓UH,來計算被測試電流I,霍爾電壓UH比例于被測試電流I。為提高精度、擴(kuò)展用途,傳感器對應(yīng)輸出比例為:10 mV/A或100 mV/A,即輸入1 A電流,比例輸出10 mV電壓或輸出100 mV電壓,兩擋手動切換。
當(dāng)每相的兩條電流線極性接入正確時(以A相為例),采樣傳感器CT1為正信號,CT2為負(fù)信號,此信號送入“信號分析與狀態(tài)存貯器”進(jìn)行比較處理后,進(jìn)行對應(yīng)顯示;當(dāng)每相的2條電流線極性接入錯誤時(以A相為例),采樣傳感器CT1為負(fù)信號,CT2為正信號,此信號送入“信號分析與狀態(tài)存貯器”進(jìn)行比較處理后,進(jìn)行對應(yīng)顯示并提示安裝人員進(jìn)行更正;若電流接線正確或錯誤已改正,則電流接線正確指示燈(綠燈)亮,并記下狀態(tài),給出全部接線正確的結(jié)果。
數(shù)據(jù)分析實施模塊邏輯圖如圖5所示。首先進(jìn)行電壓接線的測試,下面以A相為例:(1)進(jìn)行收、發(fā)端同步比較,當(dāng)收UA=1 且發(fā)UA=1 ,則UA=1,否則,UA=0 。當(dāng)UA=1 時,表示A相接線正確,信號進(jìn)入門1的輸入端,然后進(jìn)行B、C相的檢查,當(dāng)B、C相均輸出1時門1輸出1,表示電壓接線正確。UA=0 時,門1輸出為0,顯示電壓接線錯誤,進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查,依據(jù)對應(yīng)顯示的位置進(jìn)行更正;(2)進(jìn)行B相、C相的測試,原理與A相相同。
圖5 電壓、電流接線線序、通斷及極性分析邏輯圖
在電壓接線檢查完成后,進(jìn)行電流接線正確與否的測試,IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2的狀態(tài)信號由電流取樣鉗上的狀態(tài)指示燈得到,下面以A相為例進(jìn)行說明:(1)進(jìn)行收、發(fā)端同步比較,利用高分辨率、高精度的電流傳感器,在電能表表尾端子處進(jìn)行采樣,當(dāng)用電流傳感器測量IA1、IA2時二次均是綠燈亮,表示收端IA1=1 、IA2=1 ,此時,若看見發(fā)端對應(yīng)的IA1、IA2也是綠燈亮,則發(fā)端IA1=1 、IA2=1,則IA=1 ,測試者依據(jù)指示按下對應(yīng)的0、1鈕,表示A相電流回路接線正確。否則,UA=0 ,表示A相電流回路接線錯誤,進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查。當(dāng)IA1=1 、IA2=1 時,表示A相接線正確,信號進(jìn)入門2的輸入端,然后進(jìn)行B、C相的檢查,當(dāng)B、C相均輸出1時門5輸出1,表示電壓接線正確。IA1=0 、IA2=0 時,門2輸出為0,顯示電壓接線錯誤,進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查,依據(jù)對應(yīng)顯示的位置進(jìn)行更正;(2)第二步,進(jìn)行B相,C相的測試,原理與A相相同。
顯示模塊現(xiàn)選用燈光指示方式,采用異或門電路實現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)處理,大大減小常用報警電路體積和開發(fā)成本,圖6為電路板實物圖。
圖6 異或門組合電路電路板
實物圖如圖7所示,在某供電公司進(jìn)行電能計量裝置的接線檢查,從正確率和檢測時間2方面驗證,分別如表1和表2所示。驗證了設(shè)備優(yōu)越性:(1)用新型儀器進(jìn)行接線檢查的正確率達(dá)到100%,中級工及以上的人員均能進(jìn)行正確操作。(2)用新型儀器實施后判定時間縮短為平均時間不足5 min。
表1 裝表接電完工后不同方式的接線判定正確率統(tǒng)計表
表2 電能計量裝置(無電無負(fù)荷)接線正誤判定時間統(tǒng)計表
圖7 電能計量裝置接線正誤檢測儀實物圖
針對目前計量接線檢測手段和裝置存在的不足,本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究,具備3大特點:(1)不依賴于無外電源即可實現(xiàn)接線正誤的檢測;(2)檢測步驟得以固化,作業(yè)方法標(biāo)準(zhǔn)化,不過分依賴人員技能水平;(3)能快速找出錯誤并指導(dǎo)糾錯,檢測時間短。