一種縮短電能表報廢處置時間的裝置研制分析

滿憶　周蔚　王睿　朱赟　梁義文

關鍵詞：報廢處置；表計銷毀；供電服務

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A

0引言

電能表作為與日常生活密切相關的計量器具，是保證計量公平公正的基礎，需對其運行狀態進行嚴格管控。根據《電能計量裝置技術管理規程》（DL/T 448—2016），對不具備運行條件的電能表應進行報廢處置。

報廢處置作為電能表全壽命管理的末端環節，承擔著避免報廢電能表回流市場、保障電力系統穩定運行的重要責任。但是，目前的業務模式依賴人工，工作效率低。基層表庫人員平均每天需要報廢的表計數量約為1100只，工作強度大。

嘉興供電公司為響應國家電網有限公司計量資產全壽命管理報廢處置要求，保證智能表庫電能表報廢及時率，提出報廢處置工作每箱表需在5min內完成，即每箱報廢平均用時300s。

1現狀調查

通過調查研究，對嘉興供電公司2021年第四季度電能表報廢處置工作各環節及用時情況進行統計分析，調查研究結果如下。

1.1電能表報廢處置用時分析

電能表報廢處置業務主要由報廢申請、報廢審核、生成清單、報廢審批和報廢出庫等環節組成，如圖1所示。

通過調查得知：電能表報廢處置工作總用時為917s，其中報廢出庫環節每箱平均用時最長，為869s，占總用時的比重為94.8%，將其作為重點關注對象，做進一步調查。

1.2報廢出庫工作環節用時分析

對報廢出庫的各個環節（圖2）進行統計和分析。

通過調查得知：電能表報廢處置工作中實物報廢每箱平均用時最長，為800 s，占總用時的比重為92.1%，將其作為重點關注對象，做進一步調查。

1.3實物報廢環節用時分析

進一步對實物報廢環節（圖3）每箱平均用時進行統計分析。

通過調查得知：實物報廢工作中，表計銷毀工作每箱平均用時最長，為738 s，占總用時的比重為92.2%。

因此，電能表報廢處置業務用時長的癥結是表計銷毀用時長。

2方案制定

2.1目標值設定

經過對上述3個方面的調查分析，針對表計銷毀用時長這一癥結設定目標并進行可行性論證。

（1）統計2017—2021年各年課題最終解決課題癥結的百分比為：86%～90%，本課題預計可解決85%的癥結，電能表報廢處置總用時為917s，癥結表計銷毀用時為738 s，則電能表報廢處置的時間將縮短到：917-738×85%≈289.7（s）。

（2）嘉興供電公司對電能表報廢處置平均每箱用時要求為300 s。

因此，設定電能表報廢處置工作每箱平均用時目標值為290 s。

2.2原因分析

通過展開頭腦風暴，分析造成表計銷毀時間長這一癥結的原因，并通過繪制系統圖分析末端原因，如圖4所示。

經使用系統圖分析，共找出影響表計銷毀時長的10個末端因素。為找到要因，對所有末端因素展開分析，如表1所示。

2.3確定對策

針對表計單次破壞數量少、破壞力度小和破壞定位精準度低3個主要原因，制定對策方案并進行對策評測。

（1）單次破壞數量少：抱夾固定整箱表計，使用鉆頭群批量打孔破壞。在電動鉆床上配置鉆頭群打孔裝置，將電能表與鉆頭群位置對應后固定，并進行穿透破壞。

（2）破壞力度小：使用固定支架固定表計后鉆孔破壞。表計固定在支架上，通過杠桿控制槍鉆行程，破壞表計。

（3）破壞定位精準度低：使用圖像識別儀，編程識別定位表計待破壞位置。基于OpenCV（跨平臺計算機視覺庫和機器學習軟件庫），提取表計標定特征，定位表計待破壞位置。

3方案實施

3.1制作電能表抱夾系統

（1）根據實際比對選擇CXSM10-50雙軸氣缸，氣缸氣壓設為0.5 MPa。雙軸氣缸的推力值為32 kg。并對氣缸進行三維運動仿真，測試模擬條件下氣缸對電表的定位功能。

（2）完成電氣設備設計及工作原理分析，繪制電氣圖紙。根據圖紙將雙軸氣缸機構、定位平臺、電氣裝置等進行組裝，并進行電氣調試。

（3）為了方便操作人員對伺服氣缸進行調節，配合可編程邏輯控制器（PLC），編寫伺服氣缸上位機控制軟件，并對設備進行調試。

（4）測試電能表抱夾系統參數。將壓力傳感器置于抱夾與電表之間，獲取單個抱夾的輸出壓力，測試得出，電能表抱夾系統單個氣缸平均壓力為31.32 kg，結果大于理論值30 kg。

3.2制作圖像識別定位機構

（1）使用成熟圖像算法“YOLOv5卷積神經網絡模型”進行頭像識別。由于模型對圖像有一定的要求，在識別前需要對圖像進行預處理。圖像預處理主要包含以下兩個方面：圖像的灰度化處理與圖像的結構分層。

（2）選購步進電機與滾珠絲桿，點位運動機構使用了步進電機控制滾珠絲桿，從而達到精確定位的目的，并完成拼接。

（3）對組裝完成的完整定位機構進行試驗，檢驗其性能參數。分別對4箱電能表進行定位測試：要求對電表破壞區域進行定位，識別時間小于15s。試驗得出，電能表破壞區域定位識別平均用時為6.75 s，破壞區域識別時間小于15 s，通過測量和試驗。

3.3制作鉆頭群支架

（1）設計制作鉆頭群支架。鉆頭群支架采用7個一組的分體式設計，以減少應力的發生。同時，委托加工中心對底板進行加工，底板采用鋁合金一體化切削工藝，在減輕重量的同時保證了整體強度。

（2）驗證鉆頭群穩定性。分別對4箱電能表進行鉆孔測試：要求不能有鉆頭滯黏、折斷等情況。鉆頭群支架底板偏移應小于2 mm。

通過實驗發現設備鉆孔十分順暢，均沒有發生鉆頭滯黏、折斷等情況，底板偏移值極低。

3.4整機試驗驗證

為保證成果安全、可靠投入使用，將裝置送至第三方專業檢測機構檢測認證，各項數據合格率為100%。

該裝置在多處現場進行實踐應用，應用效果良好，設備在安全、質量、管理、成本等方面均無負面影響。

4效果檢查

通過統計2022年8—10月3個月改進后的電能表報廢處置工作的表計報廢平均用時，發現方案實施后表計報廢流程在3個月中，電能表報廢處置平均用時降至264 s，低于目標值290 s。

5總結與展望

表計批量報廢智能一體化裝置的研制與使用，推動了資產管理工作的發展，有效解決了報廢處置工作難點，帶來如下效益。

（1）工作效率：表計報廢業務的改進，提高了電能表銷毀破壞的效率。表箱內表計由RFID（電子標簽）統一掃描，無須再與報廢單進行二次核對，提升效率的同時大大減少人工核對差錯問題，提升了員工滿意度。

（2）社會效益：目前，存在在線上二手交易市場售賣國網資產電能表的現象，電力企業對網絡交易的管控難度大，本成果從根本上解決了此問題，通過精準破壞計量采樣模塊，使其徹底失去使用價值，保障了電力計量的公平公正和市場穩定。

（3）環保效益：實現綠色回收。該裝置能夠精準破壞計量采樣模塊，避免了在破壞表計過程中液晶屏及電解電容泄漏對環境造成污染及破壞，為新型電力系統建設提供了綠色清潔的新方案，積極響應了“雙碳”目標。