便攜式電能表多檔位供電箱的研制

王宇飛 賈秀良 劉慧 王俊鋒

摘 要：用電信息采集建設(shè)的大力推廣對用電信息采集終端的調(diào)試完成率提出了更高的要求，而采集終端的調(diào)試需要在電能計量裝置帶電的條件下完成。但目前，安裝現(xiàn)場往往不具備電能計量裝置的供電條件，造成采集終端的調(diào)試完成率較低。本文介紹了一種便攜式電能表多檔位供電箱的研制過程。這種多檔位供電箱的研制極大提高了采集終端的調(diào)試完成率，降低了人力成本和時間成本，提高了電網(wǎng)的精益化管理水平和經(jīng)濟(jì)運(yùn)營水平。

關(guān)鍵詞：電能表多檔位供電箱;用電信息采集終端;調(diào)試完成率

中圖分類號：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0056-03

Development of Portable Multi-Gear Power Supply Box

Absrtact： The vigorous promotion of the construction of electricity information acquisition puts forward higher requirements for the completion rate of the commissioning of the electricity information acquisition terminal， and the commissioning of the acquisition terminal needs to be completed under the condition that the electric energy metering device is live. However， at present， the installation site often does not have the power supply conditions of the electric energy metering device， resulting in a low completion rate of debugging of the acquisition terminal. This paper introduced the development process of a portable multi-level power supply box for watt-hour meters. The development of this multi-level power supply box greatly improves the completion rate of debugging of the acquisition terminal， reduces the cost of manpower and time， and improves the level of lean management and economic operation of the power grid.

Keywords： power meter multi-level power supply box;power information acquisition terminal;commissioning completion rate

用電信息采集系統(tǒng)是以GPRS/CDMA無線公網(wǎng)、230MHz無線專網(wǎng)、光纖專網(wǎng)、公共交換電話網(wǎng)絡(luò)PSTN為通信載體，通過多種通信方式實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)主站和用電信息采集終端之間的數(shù)據(jù)交互的系統(tǒng)[1]。裝表接電人員將電能計量裝置安裝接入電力系統(tǒng)，通過調(diào)試用電信息采集終端，使現(xiàn)場電能表的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至用電信息采集系統(tǒng)，從而為實(shí)現(xiàn)預(yù)購電、反竊電、負(fù)荷控制、遠(yuǎn)方自動抄表以及電能質(zhì)量監(jiān)測等提供有效的數(shù)據(jù)支撐[2]。

用電信息采集建設(shè)的大力推廣對用電信息采集終端的調(diào)試完成率提出了更高的要求，而采集終端的調(diào)試需要在電能計量裝置帶電的條件下完成。但目前，安裝現(xiàn)場往往不具備電能計量裝置的供電條件，工作人員需要等待現(xiàn)場送電后，再次往返現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試，造成用電信息采集終端的調(diào)試周期長，調(diào)試完成率低。基于此，筆者研制了一種便攜式電能表多檔位供電箱，可以有效解決上述問題。

1 用電信息采集終端調(diào)試方法存在的弊端

目前，用電信息采集終端調(diào)試方法存在的弊端主要表現(xiàn)在以下3個方面。

①工作效率低。工作人員安裝完計量裝置后，現(xiàn)場往往不具備供電條件，需要現(xiàn)場具備供電條件后，工作人員再次往返進(jìn)行調(diào)試。

②工作強(qiáng)度大。以鄭州市為例，用電信息采集系統(tǒng)用戶數(shù)量多達(dá)幾百萬戶，每個用戶重復(fù)往返調(diào)試，人力成本和時間成本嚴(yán)重消耗，造成用電信息采集終端的調(diào)試完成率較低。

③工作可靠性低。一次安裝完成與二次往返調(diào)試之間存在一定的時間間隔，工作人員容易疏漏，從而造成部分用戶漏調(diào)試的情況，嚴(yán)重影響用電信息采集終端的覆蓋完成率。

2 市面現(xiàn)有電源輸出裝置

筆者通過咨詢生產(chǎn)廠家、走訪科技市場和搜索網(wǎng)絡(luò)店鋪的方法對市面上現(xiàn)有的電源輸出裝置進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，市場上存在220V交流電壓的電源輸出設(shè)備，而按照電能計量裝置的分類，要求電源裝置能提供220、100V和57.7V三種數(shù)值的電壓輸出，同時還需要滿足安全、穩(wěn)定、便攜等各種現(xiàn)場工作需求。但目前，市面上的電源輸出設(shè)備不能滿足現(xiàn)場電能計量裝置的供電需求。

筆者同時發(fā)現(xiàn)，目前市場上存在大量基于不同原理的電壓變換產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)將某種數(shù)值的輸入電壓變換為不同數(shù)值的輸出電壓，如表1所示

調(diào)查結(jié)果顯示，無論是背靠背直流輸電系統(tǒng)，還是基于電磁感應(yīng)原理的大、中、小型變壓器，或是各種類型的調(diào)壓器，均可將配電網(wǎng)交流220V/380V電壓變換為6～500V不同大小的交流電壓。可見，目前市場上各種類型的電壓變換技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)普遍和成熟。

3 便攜式電能表多檔位供電箱設(shè)計方案的確定

通過上述市場調(diào)查，筆者利用現(xiàn)有成熟的220V移動電源設(shè)備以及電壓變換技術(shù)，自行研制具有交流220、100V和57.7V的多檔位電壓輸出的電能表供電箱。

3.1 誤差分析

市場上現(xiàn)有的電源設(shè)備輸出電壓平均相對誤差≤3.00%，電壓變換產(chǎn)品平均相對誤差≤1.00%。不考慮電源與電壓變換產(chǎn)品間誤差疊加影響時，理論上，擬研制的多檔位電能表供電箱誤差范圍為：電能表供電箱誤差≤|電源設(shè)備輸出電壓平均相對誤差|+|電壓變換產(chǎn)品平均相對誤差|=3.00%+1.00%=4.00%

參考《供電營業(yè)規(guī)則》第五十四條規(guī)定，10kV及以下三相供電的，為額定值的±7%。不考慮電力互感器誤差的情況下，接入電表的電壓偏差≤7%，滿足供電要求。

3.2 總體設(shè)計方案確定

根據(jù)便攜式電能表多檔位供電箱的功能需求，從電池、DC/AC變換技術(shù)、變壓器技術(shù)、外殼、顯示元件這5個方面來選擇和確定方案。

3.2.1 電池。需滿足條件為，容量需大于40Ah，平均成本≤1 000元。方案1：6-DZM-12鉛酸電池，最大輸出功率24Ah，價格400元;方案2：中能動力鋰電池，最大輸出功率60Ah，價格700元。因此，采用方案2。

3.2.2 DC/AC變換技術(shù)。需滿足條件為，有短路保護(hù)，精度高。方案1：修正弦波型，有短路保護(hù)，但精度低;方案2：純正弦波形，有短路保護(hù)，精度高。因此，采用方案2。

3.2.3 變壓器技術(shù)。需滿足條件為，質(zhì)量小，鐵損與銅損相等。方案1：RTS變壓器，質(zhì)量為3.7kg，鐵損與銅損相等;方案2：BK變壓器，質(zhì)量為2.3kg，鐵損與銅損相等。因此，采用方案2。

3.2.4 外殼。需滿足條件為，質(zhì)量輕和抗摔打。考慮到箱子的便攜性，外殼尺寸應(yīng)不大于500mm×300mm×240mm。方案1：塑料材質(zhì)，質(zhì)量為1.7kg，連續(xù)摔打100次出現(xiàn)裂痕;方案2：鋁合金材質(zhì)，質(zhì)量為3.0kg，連續(xù)摔打100次未出現(xiàn)裂痕。因此，采用方案2。

3.2.5 顯示元件。需滿足條件為，顯示電壓可輸出小數(shù)點(diǎn)后一位，有外殼，尺寸≤60mm×40mm×20mm。方案1：CRT顯示屏，顯示電壓可輸出小數(shù)點(diǎn)后一位，無外殼，尺寸為45mm×15mm×10mm;方案2：VOL顯示屏，顯示電壓可輸出小數(shù)點(diǎn)后一位，有外殼，尺寸為48mm×20mm×10mm。

經(jīng)過以上分析，選擇的最佳方案如圖1所示。

4 現(xiàn)場驗證

研制成功后，筆者將便攜式電能表多檔位供電箱下發(fā)到不同的班組，對使用供電箱前后用電信息采集終端的調(diào)試情況進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表2和表3所示。

從表2和表3可以看出使用供電箱前的現(xiàn)場調(diào)試完成率72.42%，使用供電箱后的現(xiàn)場調(diào)試完成率為98.71%。可見，便攜式電能表多檔位供電箱的使用大大提高了用電信息采集終端的調(diào)試完成率。

綜上所述，便攜式電能表多檔位供電箱可以被應(yīng)用于所有類型的用電信息采集終端的調(diào)試，提高了工作效率，降低了時間成本和人力成本，有效促進(jìn)了電力系統(tǒng)用戶用電信息的全采集、全覆蓋、全費(fèi)控。

便攜式電能表多檔位供電箱的研制與使用，創(chuàng)造性地解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問題，收到了預(yù)期的效果，具有可觀的管理效益和推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]章欣.用電信息采集系統(tǒng)和智能電能表知識問答[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2]陳紅軍.用電信息采集系統(tǒng)常見故障診斷及處理[M].北京：中國電力出版社，2017.