電力計量用Ⅱ型采集器自動檢測系統的設計及應用

趙媛

（國網山西省電力公司陽泉供電公司，山西 陽泉 045000）

一、關于電力計量原系統所存有的問題

（一）自動檢測原系統的結構

變電站電力檢測系統是以西門子S5-PLC為核心的自動計量檢測系統，其結構框架。電能表：系統中的基礎儀表。其功能是按用電量的固定單位通過電能表的無源節點發出一個（由系統供給的DC24V電源）脈沖信號。計數器：記錄儀表在系統中共有75塊，與電能表是一一對應，接收電能表發出的DC24V脈沖信號，并進行累計，轉換成4位BCD碼后，通過16位數據總線傳送給S5-PLC。S5-PLC：通過DC24V輸入模塊構成多路16位數據總線，用DC24V輸出模塊作為計數器的片選信號，定時采集75塊計數器的數據信息，經PLC-CPU處理后，通過HI網將電量數據發送給上位管理計算機（WS）。WS：上位管理計算機，對接收到的75路電量數據進行存儲、累計和打印，并對各電力用戶進行調度、預測和分析等。

（二）自動檢測系統所存在的問題

變電站S5-PLC計量系統經過幾年的運行，暴露出一些問題。經現場技術人員的觀察和研究，這些問題集中反應在計數器和電能表上。

1.系統中計數器所存在的問題。機械計數：這種計數器，內部是通過凹凸齒輪旋轉進行累計數據。在運行時，經常發生卡輪和觸點接觸不可靠等現象，使系統累計的數據與電能表的實際計量值不一致。結構設計：計數器在設計上不夠合理，其接收DC24V脈沖信號，卻要通過機械齒輪計數，再經微電路轉換成BCD碼，原理上是從“電”到，“機”再到“電”，的過程，造成設備可靠性不高，數據累計誤差大。設備維護：設備故障率高，檢修量大，現場維修人員投入的人力物力不少，收效不大；且進口設備備件價格昂貴，占用大量資金。

2.電能表問題。現場技術人員通過高速記錄儀觀測到，部分電能表通過無源節點輸出的DC24V脈沖信號不穩定，出現衰減、有上波無下波和無波形等現象，雖然這些現象出現的頻率不高，同樣影響了計量系統數據的準確性。

3.計量系統擴容問題。隨著用電負荷的逐漸擴大，變電站的開關數量不斷增加，自動計量系統已不能滿足自動計量的要求，部分電能表的計量數據統計需要人工進行。因此，要求計量系統的容量從75點增加到100點。由于上述的3條原因，變電所自動計量系統的改造勢在必行，但如何改造，怎樣改造，給技術人員提出了一個新課題。

二、關鍵設備的設計應用分析

（一）Ⅱ型采集器型式結構優化

Ⅱ型采集器尾部的軟導線姿態不固定、無支撐強度，在自動檢測過程中，自動上/下料和接拆線動作都將受到軟導線不規則擺放位置的干擾，無法實現準確定位，進而無法實現自動輸送和自動檢測工序。因此，首先需對Ⅱ型采集器的型式結構進行優化。對Ⅱ型采集器的背板結構進行改進，增加背板長度，設計繞線立柱和固定底座，將軟導線纏繞在繞線立柱上，female接插件固定在底座上。背板與延長段之間折口采用打孔與分隔縫結合的方式，以方便掰斷延長段部分，并保證斷口整齊。該設計方案僅改變Ⅱ型采集器的背板結構，不改變內部元器件布局，不影響電氣性能。現場施工時，將背板延長段掰斷，并將female接插件連同軟導線從背板延長段上脫離，不影響現場裝接工作。female接插件和軟導線得到固定，自動檢測過程中不受軟導線影響，有效提高了檢測成功率和可靠性。

（二）Ⅱ型采集器工裝板的設計

由于Ⅱ型采集器檢測量大、輸送速率要求高，設計了10表位的工裝板，由底層輸送結構、中間過渡結構和采集器固定板組成。在工裝板的底部設計了RFID卡片，通過RFID讀寫頭將Ⅱ型采集器條形碼與工裝板進行綁定，輸送裝置將工裝板輸送到各裝置前便可讀取到RFID內Ⅱ型采集器信息，與各裝置工位綁定并將信息存放于數據庫中。

（三）自動上/下料裝置的設計

設計了Ⅱ型采集器自動上/下料的專用機械裝置，并與檢測系統有機集成，主要由小型工業化機器人、夾具、固定底座等組成。為滿足上/下料節拍的要求，上/下料機器人夾具均設計了5只真空吸盤，每次可同時吸取5只Ⅱ型采集器。每只吸盤均設計了真空壓力傳感器，可顯示吸盤真空度，以監控吸盤吸力是否正常。自動上/下料裝置結構相同。面對Ⅱ型采集器體積小、定位困難的難題，設計了中轉臺，進行Ⅱ型采集器的姿態調整和精準定位，中轉臺包括定位裝置和工位2個部分。上料時，上料機器人先從紙箱中吸取Ⅱ型采集器放置到中轉臺上進行定位，然后再從中轉臺上吸取放置到工裝板上；下料時，下料機器人先從工裝板上吸取Ⅱ型采集器放置到中轉臺上定位，再放置到紙箱中。考慮到Ⅱ型采集器存在底面安裝天線接頭的樣式，將中轉臺的支撐下托設計為“L”型，在提供可靠支撐的同時避開了天線接頭和折板。

（四）自動接拆線裝置的設計

自動接拆線裝置由壓接氣缸、壓接端子、導向定位滑塊等組成，設計為每個接線端子由1個氣缸帶動，并用1個滑軌進行導向。這樣設計的優點是5個Ⅱ型采集器的接拆線相對獨立穩定，可消除5個Ⅱ型采集器的位置誤差對自動接拆線裝置的影響，并且在第一次壓接后通信不成功的情況下可進行二次壓接，保證了自動接拆線的成功率。

總結：新技術和新方案的應用需要經過長時間運行來檢驗其穩定性。在電力計量用Ⅱ型采集器自動檢測系統設計過程中多次消除了各類大小故障、缺陷，無論硬件還是軟件系統的穩定性、可靠性還需進一步完善、優化。