論電壓監測儀及其回路改造的必要性

摘要：電壓監測儀自安裝運行以來，實時監測著電壓質量。盡管儀表已經過了三次更新換代，但仍存在著許多不盡人意的地方。筆者結合電壓監測儀第四次大規模的改造工作，提出了改造的必要性和有效性。此次改造包括對電壓監測儀儀表本身和其傳輸方式的更新、在回路上加裝小型斷路器、將傳輸功能變為遠程網絡即時監控，對電網的運行有重要的意義。

關鍵詞：電壓監測儀 運行狀況 整改方案 效果 發展前景

1 電壓監測儀的發展史及其有關資料

1.1 電壓質量的重要性

電壓是電能質量的重要指標，電壓質量對電力系統的安全與經濟運行，對保證用戶安全生產和產品質量以及電器設備的安全與壽命有著重要的影響，電壓質量合格率已作為各級供電、發電企業上等級、達標的主要考核指標。對電壓的記錄，從以往的人工手抄發展到通過現代電子技術實現對電壓的自動監測、分析、統計、打印。

目前我公司電壓監測儀實時監測著所轄變電站110kV電氣化鐵路專線及10kV母線電壓。電壓監測儀已成為了電壓監測的主要工具，為電力發展做出了貢獻。

1.2 發展過程

1.2.1 記錄式電壓監測儀（第一代）：它從電壓互感器引入被監測電壓，用電壓比較器判別電壓超上限、超下限，由三排走字輪分別累計電壓超上限時間、超下限時間及總監測時間，由人工計算出合格率，不能直接顯示電壓，使儀表的復校、測試鑒定比較麻煩，電壓分析能力亦受限制。

1.2.2 統計式電壓監測儀（第二代）：起初采用Z80為CPU的統計式電壓監測儀，最后發展到智能型統計式電壓監測儀。

1.2.3 第三代電壓監測儀：在第二代產品上作了很多的技術努力，功能比第二代更強大。

1.2.4 第四代電壓監測儀：實現對電壓的自動監測、分析、統計、打印，目前正逐步改造。

1.3 主要技術要求

1.3.1 使用條件要求

①環境溫度：-5～40℃。

②相對濕度：40℃時 20%～90%。

③大氣壓力：79.5～106.0kPa（海拔2000m及以下）。

1.3.2 外觀要求

①監測儀的面板應整潔美觀，字跡清楚醒目，各顯示器及調整器件應安裝得當。

②監測儀的外表面應光潔而無明顯的機械損傷和涂覆層剝落等現象。部件安裝正確，牢固可靠，操作靈活，各緊固部位無松動。塑料件無氣泡、變形等缺陷。

1.3.3 功能特性要求

①具有監測電壓偏差及直接或間接地統計電壓合格率或電壓超限率的功能。

②記錄式電壓監測儀能貯存與顯示電壓超上限累積時間、電壓超下限累積時間及電壓監測儀總時間。

③統計式電壓監測儀的功能特性要求：a有按月和按日統計的功能，能顯示或打印合格率及合格累計時間、電壓超上限率及相應累計時間、電壓超下限率及相應累計時間，至能貯存前一月和當月，前一日和當日的記錄；b具有典型日監測數據顯示打印功能的監測儀，其典型日可任意設定，一般不少于三日；c可按規定調顯或打印貯存的各項記錄與統計值；d在打印時不得對其他功能產生影響；e可顯示年、月、日、時、分、秒，并能自動轉換。

1.3.4 精度要求

①在正常使用條件下，應保證監測儀在被監測額定電壓Un±20%范圍內，其綜合測量誤差rc≤±0.5%。

②在正常使用條件下，整定電壓值的上限值和下限值基本誤差均為rz≤±0.5%。

③在正常使用條件下，監測儀的靈敏度K≤0.5%。

④在正常使用條件下，監測儀內時鐘誤差每天不大于±1s或每年不大于±5min。

2 改造前電壓監測儀及其回路存在的不足

2.1 儀表本身的時鐘不準確的問題，使統計數據時間偏移；儀表顯示屏筆劃殘缺不全的情況；儀表系統本身有統計數據紊亂的現象，丟失數據或統計數據不全，不能反映母線的正常運行情況。

2.2 2007年7月23日，110kV西演變電站10kV 5號母線電壓監測儀內部短路，造成電壓互感器計量保險熔斷，直接影響了電能表的正確計量。

2.3 因為沒有專門的刀閘與保險，給檢修和試驗帶來不便。有相當一部分變電站端子排接線密集，頻繁拆接線容易造成電壓互感器二次短路或接地。

2.4 改造前的電壓監測儀需要使用電話線進行數據傳輸，使得遠傳讀取數據需要較長的時間，還需要專門的設備。而且長期占用班組的微機，給班組的管理工作帶來一定的影響。另外遠傳數據有一定的技術含量，運行人員還需要多次培訓，有時還仍然不能保證熟練掌握。由于電話線傳輸中存在不暢通的情況，在遠方讀取數據時不能保證隨時準確地完成。

2.5 端子排的老舊問題，標識不規范（如圖1）。

2.6 電壓監測儀安裝位置與運行設備，給運行人員操作帶來了不便；端子排距離太近，給消缺工作帶來了困難（如圖2）。

3 電壓監測儀的改造方案

3.1 進行儀表更新

3.1.1 更換為第四代智能型電壓監測儀，功能更強大。

3.1.2 更新后電壓監測儀的主要技術指標：

①顯示值相對誤差：＜0.5%

②統計精度：≤0.02%

③靈敏度：＜0.5%

④分辨率：＜0.01V

⑤時鐘誤差：1S＜24h

⑥通訊波特率：19200

⑦功耗：＜3VA

⑧監測電壓：AC（110V、220V、380V）±20%

⑨絕緣電阻：＞19MΩ

⑩泄露電流：＜0.5mA（交流有效值）

■外型尺寸：230×145×72（mm）掛式

■重量：0.8kg

3.1.3 對DT7-G設置并進行校驗

3.2 加裝小型斷路器

3.2.1 在端子排和電壓監測統計儀之間加裝小型斷路器：

該斷路器的額定開斷電流值為1A，當電壓監測儀發生故障時斷路器提前動作，不影響電壓互感器二次回路及其設備正常工作。

加裝斷路器后的優點：①檢修工作方便；②當電壓監測儀進線發生短路或接地時，有效地阻止了事故的蔓延，保證了其它設備的正常運行；③遇到監測儀死機或缺陷時，無須從端子排停電，新型的DT7-G電壓監測統計儀斷電重啟即可消除故障；④方便帶電周期試驗工作，節約時間又安全。

3.2.2 規范電壓監測儀的安裝位置：

加裝在公共測控屏后方，與其他設備保持一定的距離，既方便了運行人員操作，又增加了安全性，原理圖如圖3：

3.3 端子排改造

3.3.1 規范微機打印標識，使接線更標準化；

3.3.2 接口更整齊，防止和其它回路誤重疊接線；

3.3.3 使實物圖和二次接線圖更好的吻合，方便了線路的查找。

3.4 收集信息：

在電壓監測儀及其回路改造過程中對安裝位置、監測點、電壓監測儀型號、狀態、接線方式等進行統計，以方便后期的各項工作。

4 改造后的運行效果

4.1 降低了消缺次數

改造后我們統計了2009年7～9月份的電壓監測儀及回路故障次數為0，與改造前2008、2007年7～9月份比較，大大的降低了電壓監測儀及回路的穩定性，極大的提高了電能電壓質量的監測和統計（如下表）。

4.2 完善了網絡傳輸

此次安裝的DT7型儀表和計算機網絡相連組成了一個電壓監測網絡傳輸系統，具有對電網電壓進行實時監測、數值統計和分析、報表輸出、遠程網絡傳輸的功能。方便有關部門隨時對其進行遠程監測。

4.3 方便了修試工作

此次電壓監測儀的改造，極大地方便了我們檢修人員的維護與試驗工作，也方便了運行人員的使用及數據抄收工作，對我公司電壓質量的實時監測、數據統計具有重要的意義。

5 電壓監測儀發展前景

5.1 向“傻瓜”型轉變，維護要方便

①能夠自動顯示出錯信息，并按鍵恢復正常。

②采用插拔式結構，便于維修和更換部件。

③加強軟件設計，能夠配以自動診斷功能。

5.2 具有更多的擴展功能

充分應用軟件技術，增加選擇監測電壓的時間片段，使儀表具備更多的功能供用戶選擇。

6 結束語

伴隨著電能質量監測的指標不斷提高，就要求對監測的方法和技術不斷去改良和優化，此次電壓監測儀及其回路的改造，在一定程度上提高了電能質量的監測能力，防止了電壓監測儀短路造成電壓互感器二次保險熔斷的事故。充分說明了這次提高電能質量監測的必要性、合理性和有效性。

參考文獻：

[1]《電壓監測儀訂貨技術條件》.中華人民共和國行業標準 DL500-92.

[2]GB12325.電能質量.供電電壓允許偏差.

[3]GB4793.測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求.儀表外觀要求檢查.

[4]GB6587.電子測量儀器基本安全試驗.