配網(wǎng)自動化計量終端過電壓防護措施研究

李少娟 黃棟 趙認享

摘 ?要：通過對目前配網(wǎng)自動化計量終端過電壓侵入分析，對配網(wǎng)自動化計量終端過電壓防護現(xiàn)狀分析，研究出一種配網(wǎng)自動化計量終端的過電壓防護措施，該種措施主要采用在計量終端前方安裝末端更加精細的過電壓防護設(shè)備，對計量終端串并的傳統(tǒng)型聯(lián)合接線盒進行研究改進，在傳統(tǒng)型聯(lián)合接線盒的基礎(chǔ)上增加過電壓防護功能，該種解決方案可以對電源線路通道過電壓防護，信號通道過電壓防護，天饋過電壓防護，可以有效地保證計量終端電能表的正常運行，減少電力維護成本，避免電量損失。

關(guān)鍵詞：計量終端設(shè)備;過電壓防護;電能計量;聯(lián)合接線盒

中圖分類號：TM712 ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

配網(wǎng)是整個電力系統(tǒng)的末端，直接面向終端用戶，供電可靠性和供電質(zhì)量要求越來越高。配網(wǎng)自動化是建立在信息化的基礎(chǔ)上，將配電系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制以及用電和配電管理的自動化，最終實現(xiàn)以大幅度提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量為目標的對配電系統(tǒng)在線的、準實時的閉環(huán)控制。而配網(wǎng)自動化計量終端作為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)部分，其過電壓防護尤為重要。

1 配網(wǎng)自動化計量終端過電壓侵入分析

配網(wǎng)自動化計量終端過電壓主要是指侵入電網(wǎng)二次系統(tǒng)的雷電過電壓及操作過電壓，而雷電是過電壓侵入二次系統(tǒng)的主要途徑。目前計量終端過電壓防護部分無過電壓防護組件，未設(shè)置防護裝置存在雷擊侵入損害設(shè)備的風險;部分安裝了防護設(shè)備的，存在防護模式不符合規(guī)范要求、老式結(jié)構(gòu)不便于維護管理、器件損壞仍在網(wǎng)運行、防護性能參數(shù)不符合規(guī)范要求等諸多問題，以至于不能有效防護計量終端設(shè)備，造成諸如設(shè)備損壞、信號中斷、數(shù)據(jù)掉包等事故。

配網(wǎng)自動化計量終端包括電能計量表箱、互感器、隔離開關(guān)、熔斷器、過電壓防護組件、聯(lián)合接線盒和電能表。用電信息采集主要是通過用電現(xiàn)場計量管理終端裝置實現(xiàn)，而電能計量用的聯(lián)合接線盒是計量二次回路的重要組成部分，其作用是將互感器引出的二次線經(jīng)聯(lián)合接線盒端的端子串并聯(lián)再接到電能表的端子上，此回路有無過電壓防護，則直接影響電能計量用的聯(lián)合接線盒上的電壓及電流，其是否正常運行，直接關(guān)系到電能表是否正常運行。

2 配網(wǎng)自動化計量終端過電壓防護現(xiàn)狀分析

目前配網(wǎng)線路計量終端使用的電能采集終端均安裝在室外、分布區(qū)域廣，分散性大，在室外遭受雷擊或線路瞬間過電壓的風險大，而實地勘察大部分區(qū)域?qū)τ陔娔懿杉K端未安裝過電壓保護裝置，傳統(tǒng)型聯(lián)合接線盒也沒有過電壓防護功能，所以配變電負荷管理終端、計量電表經(jīng)常會遭受雷擊而損壞，勢必造成電能表不能正常運行，導(dǎo)致電能表無法讀取與計量，嚴重影響電能計量，同時更換配變電負荷管理終端的維護工作量也非常大，為此造成極大的損失。雖然有些電表箱已經(jīng)按照規(guī)范要求配置了浪涌保護器，但是由于這些浪涌保護器不是配變電負荷管理終端專用浪涌保護器，所以很難起到應(yīng)有的效果。對于具備數(shù)據(jù)遠程的管理終端串口和天線饋線路都沒有配置過電壓保護措施，傳統(tǒng)型的聯(lián)合接線盒也沒有對應(yīng)串口和天線過電壓保護的功能，存在極大的安全風險。

3 配網(wǎng)自動化計量終端過電壓防護措施研究

雖然變壓器低壓側(cè)防雷器能夠有效抑制計量終端過電壓，但抑制效果受變壓器與計量終端間連接線路長度影響，線路越長，過電壓抑制效果越差。為實現(xiàn)更加精細的智能電表過電壓防護，可以在智能電表前面安裝末端過電壓防護設(shè)備。但基于以上對配網(wǎng)自動化計量終端過電壓防護的分析，暴露出實際諸多問題，屆時我們針對這些問題和市場的需求進行過電壓防護措施研究，就是在傳統(tǒng)型聯(lián)合接線盒上進行研究增加過電壓防護功能。

該次研究的新型聯(lián)合接線盒在結(jié)構(gòu)安裝孔位上與傳統(tǒng)的計量用接線盒一致，不影響計量箱體結(jié)構(gòu)，設(shè)計具備電源， RS485串口輸出、SMA天饋接線功能，并各路都具有過電壓防護功能。

目前，從新型聯(lián)合接線盒過電壓防護設(shè)計來看，該設(shè)計主要是由3個部分過電壓防護組成。①對線路通道過電壓防護。②對信號通道過電壓防護。③對天饋通道過電壓防護。主要采用在聯(lián)合接線盒內(nèi)裝置過電壓浪涌保護器，實現(xiàn)聯(lián)合接線盒的過電壓防護功能;該次研究產(chǎn)品模具設(shè)計采用三相四線結(jié)構(gòu)設(shè)計，當用到三相三線時多余的一路空位，可實現(xiàn)2種供電制式的兼容。其中聯(lián)合接線盒具備電源、RS485、SMA天饋浪涌防護功能于一體，同時能與多功能電表端子排有可靠配合，實現(xiàn)電源的轉(zhuǎn)接。電源線路過電壓防護原理如圖1所示，線路設(shè)計每路電源分別都并聯(lián)2個壓敏電阻，當瞬間過電壓侵入時，將并聯(lián)線路上的2個壓敏電阻擊穿，壓敏電阻導(dǎo)通將瞬間過電壓引至地下，從而電磁線圈不受其影響仍保持輸出正常電壓，保證連接設(shè)備的持續(xù)運行，不受過電壓的影響;信號通道過電壓防護原理如圖2所示，對于信號通道過電壓防護采用瞬態(tài)二極管在有雷擊發(fā)生時瞬態(tài)二極管能迅速吸收浪涌，同時將RS485的4根線分別通過氣放管與地連接，達到雙重保護的目的。此外，對于天饋通道過電壓防護采用將天饋模塊的2根連接線分別與氣放管連接，再連接地，當有過電壓及雷電發(fā)生時，高壓將氣放管擊穿，將雷電流引至地下，保證設(shè)備的安全。

4 結(jié)語

隨著人口的逐漸增加，電能采集終端也隨之增多，計量終端的過電壓的防護也是重中之重，該項措施研究中計量終端中的計量用聯(lián)合接線盒又是電能采集終端必不可少的組成部分，所以具備過電壓防護功能的計量用聯(lián)合接線盒在電力行業(yè)必然應(yīng)用廣泛，為此希望通過該文對此方面的措施研究，解決目前計量終端無防護及不規(guī)范防護的諸多弊端，由此改進這方面的技術(shù)與發(fā)展。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.DL/T448—2016電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2017.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 1634—2013 電能計量柜[S].北京：中國標準出版社，2014.

[3]中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會. DL/T825—2002電能計量裝置安裝接線規(guī)則[S].北京：中國電力出版社，2003.

[4]國家電網(wǎng)公司.380/220V 配電網(wǎng)工程典型設(shè)計（2014版）[M].北京：中國電力出版社，2014.