电能计量装置接线正误检测仪的研究与应用.pdf

RURAL ELECTRIFICATION电能计量装置接线正误检测仪的研究与应用王衍，杨小奕，刘乃杉，哲恺斌*（国网辽宁省锦州市义县供电公司，辽宁 锦州 121199）摘要：电能计量装置接线正确性直接关系到供电企业和电力客户的效益，针对目前电能计量装置接线检测手段的欠缺，研制一种电能计量装置接线正误检测仪，在电能计量装置无外电源无负荷的情况下即可实现接线正误的检测，实现作业方法标准化，缩短检测时间。关键词：电能计量装置；检测仪；无外电源中图分类号：TM933.4ResearchandApplicationofaWiringErrorDetectorforElectricEnergyMeteringDevicesWANGYan,YANGXiaoyi,LIUNaishan,ZHEKaibin*(StateGridLiaoningJinzhouYixianPowerSupplyCompany,LiaoningJinzhou121199,China)Abstract:Thecorrectnessofthewiringofelectricenergymeteringdevicesdirectlyaffectsthebenefitsofpowersupplyenterprisesandpowercustomers.Inresponsetothecurrentlackofwiringdetectionmethodsforelectricenergymeteringdevices,thisarticledevelopsawiringcorrectnessdetectioninstrumentforelectricenergymeteringdevices.Itcanachievewiringcorrectnessdetectionwithoutexternalpowersupplyorload,achievestandardizationofoperationmethods,andshortendetectiontime.Keywords:electricenergymeteringdevice;detector;noexternalpowersupply电能计量装置安装是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，影响电能贸易结算，关系到电力企业、广大电力客户和老百姓的利益。电能计量装置计量的准确性可以通过电能计量检定机构的校验得到保证；而现场接线的准确性，不仅取决于装表人员的工作责任心、业务水平及工作的熟练程度，还有多种原因可造成计量装置错误接线，直接影响到计量的准确性。可以通过现场校验电能计量装置来校验计量准确性和接线的正确性。但前提是已送电且有一定负荷，而正常工作流程是：先完成计量装置安装，验收合格送电后，现场校验人员才到现场校验。其间，由于未送电安装人员无法判断计量装置接线的正确与否，送电后由于现场校验人员未及时到现场校验，若出现接线错误导致漏计、少计甚至不计的情况，将会给用户与供电企业带来经济纠纷，造成损失。为了把握好电能计量装置安装这一重要环节，电能计量人员必须具备很高的业务素质和工作技能。在电能表安装接线检查的工作中，通常采用的方法是：（1）用仪器仪表。伏安相位表、电能表现场校验仪或一些智能电能表校验仪和电能计量故障差错检测仪等；运用此方法的前提是，现场已送电且有一定负荷，同时对安装人员的技术要求较高，所以，安装人员绝大多数不用仪表测量。对极少数安装人员，可能会用表计测一下有无电压电流，但不会去判定是否有极性反、相序不对应等问题。（2）用通灯：用通灯进行对线，可判定导线的通断，但不能判极性，且费时、费力，对人员的技术水平要求高；所以，安装人员绝大多数也不会采用1。针对存在的不足，本文开展电能计量装置接线正误检测仪的研究：（1）实现在电能计量装置无外电源无负荷的情况下实现接线正误的检测；（2）通过优化后的固定检测步骤，使其作业方法标准化，方法简单、容易掌握，不过分依赖人员技能水平；（3）能快速找出错误并指导纠错，检测时间从30min 缩短至 5min，具有较大的推广价值。1电能计量装置接线正误检测仪的结构本电能计量装置接线正误检测仪由 4 部分组成：通断检测模块、电流回路检测模块、数据分析模块、显示模块2，系统框图如图 1 所示。收稿日期：20230602器具设备|EquipmentDOI:10.13882/ki.ncdqh.2023.10.02180 2023 年第 10 期 总第 437 期RURAL ELECTRIFICATION1.1通断检测模块电压检测原理及接线图如图 2 所示。其实施步骤为：（1）打开主机电源，将测试笔开关拨至“查线”位置；（2）将主机的电压、电流测试线对应接入；（3）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电压接线检测”；（4）用遥控器依次接入开关“ABCN”，并在电能表表尾端用测试笔进行对应检测。电流检测原理及接线图如图 3 所示。其实施步骤为：（1）电压接线检测完成并正确；（2）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电流接线检测”；（3）用遥控器依次接入开关“ABC”，并在电能表表尾端用“测试钳”进行对应检测；（4）若检测时发现有错误，则进入“电流相序检测”3。互感器二次侧信号发生器电能表表尾端子侧接收器振荡器信号发生器A1A2A3B1B2B3C1C2C3NA1A2A3B1B2B3C1C2C3N信号分析状态存贮器信号接收器接线正确与否显示器用于信号发生器工作状态控制的无线控制接收器步进式信号发生器工作状态无线控制发射器图 1电能计量装置接线正误检测仪系统框图检测信号发生器模块UAUAUBIA2IB1IC1IC2IB2UBUBUCUCUCUNUNUAUBIA2IB1IC1IC2IB2UCUNUNTAuS1P1S2S1P1S2S1P1S2图 2电压识别原理图检测信号发生器模块IA1IA2IB1IB2IC1IC2IA1IA2IB1IB2IC1IC2NIA1IA2IB1IB2IC1IC2NTAuS1P1S2TAuS1P1S2TAuS1P1S2电流速断及极性显示图 3电流识别原理图Equipment|器具设备2023 年第 10 期 总第 437 期 81RURAL ELECTRIFICATION1.2电流回路检测模块电流相序检测步骤为：（1）在进行电流接线检测时，若检测不到对应的信号，则进行“电流相序检测”；（2）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电流相序检测”；（3）用遥控器依次接入开关“ABC”，并在电能表表尾端用“测试笔”进行对应检测；（4）确定电流相序检测正确无误后，再重复进行“电流接线检测”。电流回路错误时识别原理图如图 4 所示。UHUHUH由于被测电流是直流，电流小且时间短，所以，即要求传感器能测直流，还要求有较高的分辨率（0.1mAAC/DC），精度较高等。同时，为了消除地磁场及外电场对测量结果的干扰，在测量前应先记下地磁场及外电场对测量结果的干扰值，测试后再扣除此值。因此电流传感器是关键因素，传感器分辨率、精度不高，均影响系统性能。为了能同时检测直流，传感器采用分割式铁芯和霍尔元件（holeelement）组合的方式，当被测电流 I 通过传感器时，霍尔元件感应输出一个霍尔电压，可以通过检测霍尔电压，来计算被测试电流 I，霍尔电压比例于被测试电流 I。为提高精度、扩展用途，传感器对应输出比例为：10mV/A 或 100mV/A，即输入 1A 电流，比例输出 10mV 电压或输出100mV 电压，两挡手动切换。当每相的两条电流线极性接入正确时（以 A 相为例），采样传感器 CT1 为正信号，CT2 为负信号，此信号送入“信号分析与状态存贮器”进行比较处理后，进行对应显示；当每相的 2 条电流线极性接入错误时（以 A 相为例），采样传感器 CT1 为负信号，CT2 为正信号，此信号送入“信号分析与状态存贮器”进行比较处理后，进行对应显示并提示安装人员进行更正；若电流接线正确或错误已改正，则电流接线正确指示灯（绿灯）亮，并记下状态，给出全部接线正确的结果。1.3数据分析模块UA=1UA=1UA=1UA=0UA=1UA=0数据分析实施模块逻辑图如图 5 所示。首先进行电压接线的测试，下面以 A 相为例：（1）进行收、发端同步比较，当收且发，则，否则，。当时，表示 A 相接线正确，信号进入门 1 的输入端，然后进行 B、C相的检查，当 B、C 相均输出 1 时门 1 输出 1，表示电压接线正确。时，门 1 输出为 0，显示电压接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查，依据对应显示的位置进行更正；（2）进行 B 相、C 相的测试，原理与 A 相相同。IA1=1IA2=1IA1IA2IA1=1IA2=1IA=1UA=0IA1=1IA2=1IA1=0IA2=0在电压接线检查完成后，进行电流接线正确与否的测试，IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2的状态信号由电流取样钳上的状态指示灯得到，下面以 A 相为例进行说明：（1）进行收、发端同步比较，利用高分辨率、高精度的电流传感器，在电能表表尾端子处进行采样，当用电流传感器测量 IA1、IA2时二次均是绿灯亮，表示收端、，此时，若看见发端对应的、也是绿灯亮，则发端、，则，测试者依据指示按下对应的 0、1 钮，表示 A 相电流回路接线正确。否则，表示 A 相电流回路接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查。当、时，表示 A 相接线正确，信号进入门 2 的输入端，然后进行 B、C 相的检查，当 B、C 相均输出 1 时门 5 输出 1，表示电压接线正确。、时，门2 输出为 0，显示电压接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查，依据对应显示的位置检测信号发生器模块信号按收及状态显示模块表端探针UAUBUCUNIA1IA2IC1IC2IA1IA2IC1IC2TAuS1P1P1S2TAuS1S2图 4电流回路错误时识别原理图（定相序及通断）王衍等：电能计量装置接线正误检测仪的研究与应用82 2023 年第 10 期 总第 437 期RURAL ELECTRIFICATION进行更正；（2）第二步，进行 B 相，C 相的测试，原理与 A 相相同。1.4显示模块显示模块现选用灯光指示方式，采用异或门电路实现逻辑数据处理，大大减小常用报警电路体积和开发成本，图 6 为电路板实物图。图 6异或门组合电路电路板2应用效果2.1有效性验证实物图如图 7 所示，在某供电公司进行电能计量装置的接线检查，从正确率和检测时间 2 方面验证，分别如表 1 和表 2 所示。验证了设备优越性：（1）用新型仪器进行接线检查的正确率达到 100%，表 1装表接电完工后不同方式的接线判定正确率统计表编号判定方式正确率统计对象通灯（万用表）判定/%经验判定/%新仪器判定/%统计日期1王师傅90501002014-012杨师傅80401002014-013刘师傅未用过401002014-014哲师傅未用过301002014-015杜师傅未用过201002014-016付师傅未用过301002014-01收、发端同步比较，收UA=1,发UA=1，则UA=1，否则，UA=0发送进入手动步进电压接线错误指示器发送进入手动步进接线全部正确指示器电流接线错误指示器Y5=1Y2=0Y2=1Y1=0Y1=1Y6=1Y3=0Y3=1Y4=0Y4=1UAUBUCUNUA发UA收UB发UB收UC发UC收UN发UN收IA1IA2IB1IB2IC1IC2K1门2门3门4门5门6门1K2K3K4K5K6图 5电压、电流接线线序、通断及极性分析逻辑图图 7电能计量装置接线正误检测仪实物图Equipment|器具设备2023 年第 10 期 总第 437 期 83RURAL ELECTRIFICATION中级工及以上的人员均能进行正确操作。（2）用新型仪器实施后判定时间缩短为平均时间不足 5min。3结束语针对目前计量接线检测手段和装置存在的不足，本文开展电能计量装置接线正误检测仪的研究，具备 3 大特点：（1）不依赖于无外电源即可实现接线正误的检测；（2）检测步骤得以固化，作业方法标准化，不过分依赖人员技能水平；（3）能快速找出错误并指导纠错，检测时间短。参考文献程倩颖.电力计量智能表检验检测存在的问题探讨J.通信电源技术，2018,35(7)：243244，246.1林啸威.电力计量的准确性及提升方式研究J.建材与装饰，2019(23)：263.2郭伟.浅析电力计量装置的故障与检测技术J.科技创新与应用，2014(35)：156.3作者简介王衍（1994），男，本科，助理工程师，长期从事工程管理工作。（责任编辑：刘艳玲）(上接第 26 页)2.6二次电缆屏蔽层接地在二次电缆屏蔽层接地环节，当前主要采取单端接地、双端接地 2 种方式，接地效果略有不同。其中，单端接地是在被控设备位置保持一端电缆悬浮状态，在计算机控制器或是其他二次设备部位对另一端电缆进行接地处理，后续如果在地网内进入大电流，凭借接地网高阻抗特性，可以在短时间内衰减入地电流，把屏蔽电缆接地点部位的实际感应电压控制在可承受范围内，但也存在抗电磁干扰效果差的局限性，主要用于减轻高频雷电流对二次系统造成的影响。双端接地强调通过等电位连接手段来控制屏蔽层两端电位差，具备良好抗电磁干扰性能，但在雷电流侵入地网时会产生干扰电压5。正常情况下，在变电站内部对全部控制电缆屏蔽层采取双端接地方式，以截面积超过 4mm2的多股软铜线作为接地线，一端和电缆屏蔽层进行焊接连接，另一端和保护屏内接地铜排进行压接处理。此外，为改善电缆屏蔽层接地效果，避免接地功效发挥受限，还应额外采取站内二次电缆辐射状分布、二次电缆和母线保持安全间距、降低接地网与设备接地引下线接地电阻值、电缆屏蔽层接地点远离避雷器接地点等多项防护措施。3结束语综上所述，变电站运行受到多方面因素影响，其中二次系统干扰问题突出，须积极落实等电位接地网、户外端子箱等电位接地、二次设备等电位接地多项应用策略，根据项目情况制定科学合理的继电保护二次系统接地技术方案，切实满足现代变电站项目建设需要，最大限度强化继电保护二次系统的抗干扰性能和运行稳定性。参考文献张勇.变电站继电保护二次系统接地技术方案研究D.华北电力大学，2012.1李国军.变电站继电保护二次系统接地技术方案探究J.中国高新技术企业，2016,387(36)：189190.2马骁.变电站继电保护二次系统接地技术分析J.大众用电，2021,36(8)：7475.3宁健.智能变电站继电保护二次回路可视化技术J.电工技术，2022(9)：149150+153.4姜修阳.智能变电站二次继电保护关键技术的应用J.光源与照明，2022(9)：108110.5作者简介咸菁菁（1991），女，硕士研究生，工程师，研究方向为电机控制。（责任编辑：刘艳玲）表 2电能计量装置（无电无负荷）接线正误判定时间统计表编号统计对象万用表（通灯）判定时间/min凭经验直观判定时间/min新型仪器判定时间/min统计日期1 王师傅25（知道但很少做）1042014-012 杨师傅25（知道但很少做）1242014-013 刘师傅30（知道但不会做）1552014-014 哲师傅35（不会做）1542014-015 杜师傅30（知道但不会做）1452014-016 付师傅35（不会做）1552014-01王衍等：电能计量装置接线正误检测仪的研究与应用84 2023 年第 10 期 总第 437 期