一種內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法研究

摘要：在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要，其關(guān)乎電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，直接影響廣大用電客戶的合法權(quán)益和用電安全。其中，內(nèi)置開關(guān)型單相電能表作為最常見的電能計(jì)量設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用于家庭、商業(yè)與各類工業(yè)用戶的電能計(jì)量中。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，內(nèi)置開關(guān)型單相電能表的接線錯(cuò)誤問題時(shí)有發(fā)生，特別是相線進(jìn)出線接反的現(xiàn)象已成為電能計(jì)量裝置管理中的一大挑戰(zhàn)。基于此，提出一種內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反的核查方法，旨在能夠快速、準(zhǔn)確地判斷單相電表進(jìn)出線接反問題，確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：內(nèi)置開關(guān)型單相電能表" "相線" "進(jìn)出線接反" "核查方法

Research on a Method for Checking the Reverse Connection of Phase Lines in and out of a Built-in Switch Type Single-Phase Energy Meter

C[1] AI Chunyu" DENG Yanjie" WU Zexin" LU Sijiao

Shenzhen Power Supply Bureau Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong Province， 518000 China

Abstract：" The accuracy and reliability of electric energy metering devices are crucial， in the operation of the power system， as they are related to the economic interests of power enterprises and directly affect the legitimate rights and interests and electricity safety of a large number of electricity customers." Among them， the built-in switch type single-phase energy meter， as one of the most common energy metering devices is widely used in energy metering for households， businesses， and various industrial users. However， in practical application， wiring errors of built-in switch type single-phase energy meters often occur， especially the phenomenon of reverse connection of phase lines and in and out has become a major challenge in the management of energy metering devices. Based on this，" a method for checking the reverse connection of phase lines in and out of built-in switch type single-phase energy meters is proposed，" aiming to quickly and accurately determine the problem of reverse connection of the single-phase meter in and out lines， and ensure the normal operation of the power system.

Key Words： Built-in switch type single-phase energy meter; Phase line; Reverse" in and out" line connection; Verification method

內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反的現(xiàn)象通常是因電力設(shè)施施工或維修過程中的操作不當(dāng)、疏忽大意等人為因素而導(dǎo)致的。接線錯(cuò)誤會導(dǎo)致電能計(jì)量的不準(zhǔn)確，進(jìn)而可能引發(fā)電壓不穩(wěn)定、電線過載、短路等眾多安全隱患，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和用電安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的電能表接線核查方法主要依賴人工逐一排查，工作量大、效率低且還特別容易出錯(cuò)。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種傳統(tǒng)的核查方式早已無法滿足高效、準(zhǔn)確的管理需求[1]。因此，研究和開發(fā)一種科學(xué)、高效的內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法成為電力行業(yè)亟待解決的重要問題之一。

1 基本原理

1.1 電磁感應(yīng)原理

電壓線圈產(chǎn)生的磁通。被測電路的電壓接在電壓線圈上后，會在其鐵芯中形成一個(gè)交變的磁通。磁通會穿過鋁盤，[2] 再回到電壓線圈的鐵芯中。

（2）電流線圈產(chǎn)生的磁通。被測電路的電流通過電流線圈后，會在電流線圈的U型鐵芯中形成一個(gè)交變的磁通，這個(gè)磁通由U型鐵芯的一端穿過鋁盤，再由鋁盤穿過回到U型鐵芯的另一端。

1.2 電能計(jì)量原理

負(fù)載功率與鋁盤轉(zhuǎn)速。當(dāng)負(fù)載功率增大時(shí)，電路中的電流和電壓也會相應(yīng)增大，從而產(chǎn)生更大的磁通和渦流。這會使鋁盤受到更大的轉(zhuǎn)動力矩，因此鋁盤的轉(zhuǎn)速會加快。

（2）電能計(jì)量。鋁盤的轉(zhuǎn)動經(jīng)過蝸桿傳動到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器就會自動[3] 計(jì)量線路中實(shí)際所消耗的電能。

2 相線進(jìn)出線接反核查方法

2.1 核查方法與研究范圍

在通常情況下，南方電網(wǎng)的單相電能表開關(guān)類型主要分為開關(guān)內(nèi)置和開關(guān)外置。其中：開關(guān)內(nèi)置電表內(nèi)部有內(nèi)置繼電器，當(dāng)電表收到拉閘命令后，內(nèi)置繼電器動作，使電表1、2進(jìn)線回路斷開，從而使電表斷電；開關(guān)外置電表內(nèi)部無內(nèi)置繼電器，需要配合外置開關(guān)才能進(jìn)行拉閘[2]。

2.2 電表電壓、屏幕點(diǎn)亮邏輯研究[A4]

深圳供電局采用21標(biāo)準(zhǔn)電表，通過其觀測區(qū)屏幕，能夠直接獲取電表相線1位置的電壓測量值，這個(gè)測量值即作為電表所顯示的電壓數(shù)據(jù)。[5] 如果單相電表相線2有220 V左右電表輸入、電表相線1無電壓輸入，那么，此時(shí)單相電表屏幕顯示電壓為0，并且通過電表按鍵無法點(diǎn)亮屏幕。因此，當(dāng)單相電表相線1、2進(jìn)出線接反后，對單相電表進(jìn)行拉閘操作，單相電表相線1無電壓、相線2有電壓，電表屏幕無法通過按鍵點(diǎn)亮，電表屏幕顯示電壓為0；在單相電表相線1、2未接反的情況下，對單相電表進(jìn)行拉閘操作，單相電表相線1有電壓、相線2無電壓，電表屏幕能通過按鍵點(diǎn)亮，電表屏幕顯示電壓為相線1的輸入電壓[3]。

2.3 單相電表拉閘下發(fā)方法研究[A6]

常見的拉閘命令下發(fā)到電表有以下幾種方案[7] 。

2.3.1 通過主站下發(fā)拉閘命令

當(dāng)電費(fèi)余額不足、用戶欠費(fèi)或者系統(tǒng)檢測到其他需要切斷電源的情況時(shí)，主站會根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和邏輯生成拉閘命令。主站通過光纖、無線網(wǎng)絡(luò)等專用的通信網(wǎng)絡(luò)，將拉閘命令通過主站下發(fā)到集抄設(shè)備。集抄設(shè)備是連接主站和電表之間的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和命令的轉(zhuǎn)發(fā)。集抄設(shè)備在接收到主站下發(fā)的拉閘命令后，會根據(jù)電表的位置和通信方式選擇適當(dāng)?shù)耐ㄐ徘溃?85總線、電力線載波通信、微功率無線通信等），將拉閘命令下發(fā)到電表。

2.3.2 電表拉閘操作過程

[A9]" " " " 根據(jù)南網(wǎng)21規(guī)范，電表通常配備有多種本地通[10] 信接口，如485接口、藍(lán)牙接口、紅外接口等。這些接口為單相電能表提供了與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈Ｐ枰獔?zhí)行拉閘操作時(shí)，操作人員會使用與電表匹配的手持終端、筆記本電腦等，通過電表本地通[11] 信接口（485線連接、藍(lán)牙配對、紅外對準(zhǔn)等），將拉閘命令下發(fā)到電表。電表接收到通過本地通[12] 信接口下發(fā)的拉閘命令后，會立即執(zhí)行相應(yīng)的拉閘操作，切斷用戶的電力供應(yīng)。與第一種方式類似，電表也會將執(zhí)行結(jié)果反饋給操作人員或相關(guān)系統(tǒng)，確保命令的準(zhǔn)確執(zhí)行和系統(tǒng)的監(jiān)控。

根據(jù)上述分析，可以看出：第一種拉閘方案中，拉閘命令的下發(fā)需要主站操作且拉閘命令需要遠(yuǎn)程，可能會受信號干擾等因素影響下發(fā)，并且主站操作人員與現(xiàn)場人員需要溝通確認(rèn)，效率較低；第二種拉閘方案中，485接口需要拆電表鉛封，也就是需要將485通信線連接到電表485口上，操作[13] 煩瑣且不便。因此，通過電表紅外下發(fā)拉閘命令是比較合適的途徑。

2.4 電表拉閘命令設(shè)備選擇和適配

目前，市場上已有能通過紅外對電表進(jìn)行拉閘命令下發(fā)的設(shè)備，但因目前現(xiàn)場安裝運(yùn)行的南網(wǎng)21規(guī)范電表全部自帶嵌入式安全控制模塊（Embedded Secure Access Module，ESAM）加密功能，對電表拉閘需要進(jìn)行ESAM加密認(rèn)證。因此，設(shè)備需要寫入拉閘工單進(jìn)行ESAM的授權(quán)。

3 相線進(jìn)出線接反核查方法的優(yōu)勢與特點(diǎn)

3.1 核查方法的優(yōu)勢

3.1.1 準(zhǔn)確性高

內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法的首要優(yōu)勢在于其高度的準(zhǔn)確性。該方法通過電能表內(nèi)置的繼電器或傳感器，通過檢測電流和電壓的相位關(guān)系來判斷相線進(jìn)出是否接反[4-5]。相比于傳統(tǒng)的人工觀察或經(jīng)驗(yàn)判斷，這種根據(jù)電氣參數(shù)的判斷方式具有更高的準(zhǔn)確性。內(nèi)置繼電器或傳感器能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測電流和電壓的波形和相位，從而精確判斷相線進(jìn)出線的連接狀態(tài)。

3.1.2 操作簡便

[15] 除了具有較高的準(zhǔn)確性外，內(nèi)置開關(guān)型單向電表相線進(jìn)出接反核查方法還具有操作簡便的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的人工檢查方法需要工作人員進(jìn)行煩瑣[16] 的操作和判斷，耗時(shí)費(fèi)力，并且[17] 容易受到人為因素的影響。然而，采用該方法，只需要通過簡單的設(shè)置和操作，就能夠?qū)崿F(xiàn)對電能表相線進(jìn)出線連接狀態(tài)的快速核查。

3.1.3 節(jié)省時(shí)間

內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法的另一個(gè)明顯的優(yōu)勢就是節(jié)省時(shí)間。傳統(tǒng)的人工檢查方法往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行逐一排查和判斷。然而，采用該方法，以在短時(shí)間內(nèi)快速完成對整個(gè)電能表相線進(jìn)出線連接狀態(tài)的核查工作。該方法通過自動化、智能化的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的快速采集和處理。

3.2 核查方法的特點(diǎn)

3.2.1 自動化程度高

[20] 從核查的過程來看，內(nèi)置開關(guān)型單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法采用了先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電能表的電流、電壓等的關(guān)鍵參數(shù)。如果相線進(jìn)出線接反，那么，這些參數(shù)就會發(fā)生變化。此時(shí)，傳感器能夠迅速捕捉到這些變化，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行傳輸。這些信號會立即被送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步的分析和判斷。整個(gè)過程幾乎不需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了高度的自動化。

3.2.2 適用范圍廣

[21] 從電能表的類型來看，該方法適用于各種內(nèi)置開關(guān)型的單相電能表。這些電能表在設(shè)計(jì)和功能上可能有所不同，但該方法都能夠通過調(diào)整參數(shù)或設(shè)置來適應(yīng)不同的電能表類型。這使該方法具有廣泛的適用性，能夠滿足不同用戶的需求。從應(yīng)用場景來看，該方法同樣具有廣泛的適用性。無論是對于居民用電、商業(yè)用電還是工業(yè)用電等不同的用電場景，該方法都能夠提供準(zhǔn)確的核查結(jié)果。此外，該方法還適用于不同的電壓等級和電流范圍，能夠滿足不同用電場景的需求。廣泛的適用范圍使該方法在電力計(jì)量領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

3.2.3 可靠性強(qiáng)

[22] 從設(shè)備本身來看，該方法采用了先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電能表的運(yùn)行狀態(tài)。這些傳感器和監(jiān)測技術(shù)經(jīng)過了嚴(yán)格的測試和驗(yàn)證，具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，因此，在核查過程中，它們能夠準(zhǔn)確地捕捉到電能表運(yùn)行狀態(tài)的變化，為準(zhǔn)確的核查結(jié)果提供有力支持。從數(shù)據(jù)處理和分析的角度來看，該方法采用了先進(jìn)的算法和模型，能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的處理和分析，這些算法和模型經(jīng)過了優(yōu)化和改進(jìn)，能夠應(yīng)對各種復(fù)雜的情況和場景。

4 結(jié)語

本研究項(xiàng)目聚焦于單相電能表相線進(jìn)出線接反核查方法的開發(fā)與應(yīng)用，以應(yīng)對當(dāng)前電力行業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別是因接線錯(cuò)誤而導(dǎo)致的電能計(jì)量不準(zhǔn)確與用電安全隱患問題。項(xiàng)目成果將被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電能計(jì)量與管理領(lǐng)域，包括但不限于家庭、商業(yè)、工業(yè)等各個(gè)用電環(huán)節(jié)。在家庭用電方面，通過精確識別并糾正內(nèi)置開關(guān)型單相電能表的接線錯(cuò)誤，可以保障家庭用電的準(zhǔn)確性和安全性，提升居民用電體驗(yàn)。在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，該方法將幫助企業(yè)優(yōu)化電力資源配置，降低因計(jì)量不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，提高整體用電安全管理水平。

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