智能斷路器遠程控制技術在電力營銷系統中的優化應用

魏軍彥

（漢江集團水電公司，湖北 丹江口 442700）

現場智能終端的遠程控制技術是實現穩定電力費控的關鍵環節，本文主要論述在普通費控技術的基礎上，在用戶側安裝創新型智能外置斷路器，并將優化斷路器遠程控制技術與水電公司費控系統后臺主站融合，以提高費控設備操作的成功率和可靠性，打通水電公司“智能化全費控”目標的最后一公里。

1 實施背景

1.1 現狀及存在問題

現場智能終端的安裝中，按照DL/T 448—2016《電能計量裝置技術管理規程》要求，負荷電流大于50 A的用戶，須使用經電流互感器接入式電能計量裝置，即一次主電源由塑殼斷路器接入用戶回路，電能計量裝置為獨立二次回路。這種常規使用普通塑殼斷路器的安裝方式廣泛應用于商業用戶，受斷路器操作機構的限制，對用戶的停送電只能采用手動操作，傳統塑殼斷路器與智能費控系統的交互運行中存在一些問題。

設備安全運行系數低，電費回收控制風險大。商業用戶使用普通的外置低壓塑殼斷路器做為供電主電源。這種帶倍率的計量回路在費控系統中僅能實現電能量費的采集、計算，遠程跳合閘操作須人工手動投退斷路器，操作中存在人身弧光傷害的危險；在保護性能上，僅有長延時及瞬時兩種保護方式，對線路的波動、短路、過載無法起到有效全面地保護作用。

無法有效實現遠程費控，電費回收控制風險大。商業用戶的計量回路為經電流互感器接入式，在費控系統中僅能完成電能量費的遠程采集、計算，用戶主電源開關的跳合操作須根據系統提示后，工作人員到現場手動投退，導致費控響應滯后，無法遠程實時操作用戶斷路器，出現電費回收控制風險。

2 實施目標及過程

在普通費控流程的基礎上，針對經電流互感器接入式電能計量裝置的回路研究費控斷路器遠程控制技術，制定新的遠程費控流程，提高營銷費控系統的可靠性，實現轄區所有低壓用戶“全費控”目標，確保電力系統智能管理、智能服務的安全穩定運行。

2.1 電能表外置斷路器遠程控制技術設計思路

電能表外置斷路器是配合智能電能表實現智能費控功能的關鍵器件，擬選擇智能電能表+費控輸出接點+智能型外置斷路器的安裝方式，即用電采集系統向電能表發送跳閘命令，并根據表內繼電器輸出端電壓判斷繼電器跳合閘狀態，通過智能電能表控制信號的檢測進行自動控制接通或斷開負載，并將跳閘控制結果反饋給費控系統，實現帶倍率商業用戶遠程費控功能，如圖1所示。

圖1 外置斷路器遠程控制拓撲圖

2.2 外置斷路器遠程控制技術實施過程及方案

擬使用的智能型外置斷路器與費控系統中跳合閘輸出接點的智能電能表遠程配合使用，同時向主站反饋合閘、分閘、故障狀態信號。

2.2.1 外置斷路器遠程控制實施方案

智能電能表+外置斷路器遠控方案現場接線如圖2所示。

圖2 智能電能表+外置斷路器遠控方案現場接線圖

2.2.2 電能表外置斷路器遠程脫扣原理

現場智能設備的遠程控制技術是實現穩定費控的關鍵環節，電能表外置斷路器是配合智能電能表實現智能費控功能的關鍵器件。

費控用外置低壓斷路器通過欠壓脫扣器與分勵脫扣器以及通電形成的閉合電磁鐵實現遠程脫扣，即遠程全自動控制分合閘。當發生電費欠費時，費控系統主站下發跳閘指令到智能電能表，接受主站經采集器下發的遠程合閘指令后，電能表跳閘接點動作，控制端子輸出低電平，斷路器線圈通電產生磁場，作用于銜鐵與牽引桿，卡扣和鎖扣分離，動觸頭在彈簧力的作用下與靜觸頭分離外置低壓斷路器脫扣分閘。

2.2.3 后臺遠程費控停電控制流程優化設計

后臺遠程費控停電控制流程優化設計圖，如圖3所示。

圖3 后臺遠程費控停電控制流程優化設計圖

主站端：在外接電流互感器的計量回路中，當費控系統后臺判斷該計費用戶因欠費，須執行跳閘操作時，費控流程啟動遠程跳閘程序，主站對電能表進行身份認證，驗證雙方身份；身份驗證通過后，主站發送跳閘命令至電能表，主站根據命令下達情況和事件上報情況綜合判斷跳閘執行是否成功。依據DLT 645—2007《多功能電能表通訊協議》，判斷命令下達情況:通過“電能表運行狀態字3”中的“bit6 位”繼電器命令狀態判斷。“bit6 位”為1：跳閘命令下發成功，“bit6 位”為0：跳閘命令下發失敗。失敗則重新下發。

現場電能表端：現場智能電能表執行跳閘，內置跳閘繼電器動作，此時三相電能表僅保留檢測功率計量功能，繼電器輸出跳閘信號，此時利用“電能表的運行狀態字3”的“bit3 位”繼電器的狀態（0通、1斷）判斷，若狀態字為1，則繼電器為跳閘狀態，電能表的跳閘燈常亮，屏幕顯示“拉閘”字符。

外置斷路器端：電能表繼電器動作的同時跳閘接點輸出狀態閉合，啟動外置斷路器跳閘回路，實現斷路器自動跳閘。外置斷路器帶有信號線，一端與斷路器本體相連，連于斷路器內部線路板；一端連接智能電能表專用跳閘接點輸出信號接點。當費控跳閘流程執行完畢后，費控制模塊跳閘輸出接點輸出不低于220 V 的脫扣控制信號，通過信號線傳遞給外置斷路器，斷路器檢測信號來源，分析信號正常與否，而后內部分勵脫扣器動作，斷路器延時脫扣，而后斷電。同時在斷路器液晶屏顯示“欠費跳閘”代碼。

2.2.4 遠程費控復電控制流程

遠程費控復電控制流程圖如圖4所示。

圖4 遠程費控復電控制流程圖

主站及電能表端：用電信息采集系統根據預置的合閘方式進行合閘操作，并根據反饋電壓和功率的雙條件判別法準確判斷繼電器跳合閘狀態，反饋執行結果。主站發送直接合閘命令至電能表，執行合閘命令，輸出合閘控制信號控制繼電器合閘。

主站根據電能表返回的“電能表運行狀態字3”中“bit6”位判斷合閘命令是否命令準確下達采集系統主站開始捕捉繼電器合閘動作，首先主站等待電能表主動上報繼電器合閘成功事什，如收到繼電器合閘成功事什，說明合閘成功，如在指定時間（如15 min）內未收到電能表主動上報的繼電器合閘成功事件，則主動讀取電能表運行狀態字來判斷繼電器的合閘狀態。

外置斷路器端：當費控合閘流程執行完畢后，電能表跳閘控制常閉接點打開，斷路器控制回路電源斷開，斷路器檢測信號來源，分析信號正常與否，確認無輸出電壓后，跳閘回路邏輯閉鎖，斷路器合閘回路啟動，執行合閘操作。

3 項目應用效果分析

3.1 智慧設備的運用，有效避免短路電流對設備的沖擊，將“全費控”用戶覆蓋面有效延伸

安裝于電能表外部的斷路器獨立運行，電能表通過控制端子控制外置斷路器開/合，不再受制于電能表的尺寸限制，外置斷路器具有良好的高分斷性能，開斷能力強，斷開短路電流的能力越高，如果發生的短路電流超過它的允許會快速動作，不會燒毀斷路器，為三相電力用電設備提供了安全可靠的運行條件。

外置斷路器遠程控制技術的優化應用，既保證了費控系統的遠程預警、跳閘功能，最大限度地保障電費的回收工作，同時穩定可靠的遠控自動復電功能，又最大限度地減少停電對用戶生產生活造成的影響。

3.2 配電網安全運行可靠性加強，為設備和人身提供完善的保護屏障

先進的遠控技術的運用，有效隔離人員近距離操作斷路器的風險，對人身觸電及短路弧光的傷害提供間接接觸保護，同時智能型電能表外置斷路器具有對線路或用設備的過電流、短路、欠電壓、過電壓、缺相等進行保護以及三相不平衡剩余電流保護功能外，還具有自動重合閘、通信等功能。

3.3 先進智操控技術的運用，有效提高斷路器遠程遙控動作的成功率

外置斷路器遠程控制與費控系統融合的推廣應用，將遠程費控技術通過互聯網模式，動態實時完成斷路器的狀態監測、數據通信、遠程控制等，極大地縮短三相電力商業用戶復電的時間，一般人工現場復電時間大概需要45 min左右，成功優化遠控技術后，帶倍率用戶繳費后的復電時間一般1 min即可完成。可節省0.75 h 的復電時間，按目前帶倍率用戶月均用電量206.6 萬kWh/月計算，年增加供電量約為70 萬kWh/年。可實現斷路器的智能化和信息化，打造能源互聯網生態系統。