基于智能電網中不停電換表裝置的研發設計

朱 亮，周 雷，楊志宇，章妍會，魏 鑫

(1.國網錦州供電公司，遼寧 錦州 121000；2.國網遼寧省電力有限公司管理培訓中心大連分中心，遼寧 大連 116000；3.遼寧云電科技有限公司，遼寧 錦州 121000)

目前，我國經濟飛速發展，各行各業對用電需求也越來越大。隨著國網公司用電信息采集系統的建設和發展，智能電能表的推廣和應用也在加速進行。電能表是用來測量電能的高精度儀表，也是智能電網建設中的重要組成部分，能夠實現對電力客戶電能質量的“全采集”和“全監控”[1]。因此，電能表的準確計量和穩定運行，對用戶的“安全用電、有限用電”具有重要意義。國網公司每年有大批電能表出現故障需要及時更換，按照《供用電營業規則》的規定，更換故障電能表需要提前7天通知用戶。因此，故障電能表需要在現場繼續運行7天后才能進行更換，這就會影響用電計量的準確性，造成供電企業和用戶之間的計量糾紛。而且換表需要停電后進行操作，這又會影響電力客戶的正常用電，降低客戶滿意度[2]。

基于上述原因，國網錦州供電公司計量中心創新團隊研制了不停電換表裝置[3]，能夠實現在不停電情況下對電能表的更換。這種裝置結構簡單，使用方便，在保證操作人員安全的同時，有效提高換表工作效率，降低電能表更換成本，有利于提升供電企業的服務質量[4]。

1 傳統換表方式的弊端

目前，國網錦州供電公司負責運維的電能表共有130余萬塊，平均每年達到周期輪換年限的電能表有13余萬塊，隨機發生故障需要更換的電能表有2萬余塊。如果采用先通知后更換的傳統換表方式將有如下弊端：第一，降低運維人員的工作效率，影響工作進度，進而影響智能電網的建設步伐[5]。第二，故障電能表持續運行得不到及時解決，影響計量的準確性，造成計量糾紛[6]。第三，下發停電通知的方式有多種，例如電話通知、短信微信通知以及人工下發停電通知單等，但不論哪一種方式都無法保證通知到每一個用戶，可能造成用戶不理解甚至投訴，從而影響供電企業服務滿意度，而且下發停電通知需要供電企業投入大量的人力和物力，增加了企業的經營成本。

2 不停電換表裝置的材料選用

不停電換表裝置由裝置本體和專用連接插針2部分組成，裝置本體外殼采用防火級ABS材料制成，表面耐腐蝕、抗老化，有足夠的硬度，緊固螺絲釘后不變形；其阻燃性能符合相關國家標準對電器元件阻燃性能的要求；電氣間隙和爬電距離為6 mm，完全滿足國家標準的規定[7]；耐過電壓強度滿足技術規范要求，常溫狀態下插針與外殼之間的絕緣阻值≥1000 MΩ，絕緣電阻符合國家標準[7]低壓系統內設備的絕緣配合要求。接線端子的電壓電流端子組裝在殼體中，端子采用導電性能良好的HP59-1銅材料制成，端子表面進行鈍化、鍍鉻或鍍鎳處理，金屬表面無擦傷、腐蝕痕跡，接線端子具有足夠的導電截面積，在1.2倍最大電流長期使用而溫升不超過限定值。在常溫、常濕的環境中，端子與外殼之間承受2000 V、50 Hz正弦電壓，在泄漏電流不超過1 mA的條件下，歷時1 min無擊穿和閃絡現象。

專用連接插針采用導電性能良好的HP59-1圓形銅柱和ABS絕緣連接片組成，電氣間隙、爬電距離及絕緣強度滿足相關技術要求，連接插針強度滿足要求，在擰緊固定螺絲釘的情況下，連接插針不發生形變。

3 不停電換表裝置的優勢

國內之前也有過類似的換表裝置，但是都沒有推廣起來，主要原因在于這些換表裝置的設計存在缺陷，例如：①更換電能表所需時間過長，達不到提高工作效率的目的；②更換過程中會造成電量的丟失，給供電企業帶來經濟損失；③裝置體積占用表箱空間過大，表箱內電能表安裝數量就會減少，降低表箱空間利用率，不適用于已安裝表箱改造工程。

本文所闡述的不停電換表裝置實物如圖1所示，可以很好地解決上述問題，具體優勢體現在以下3個方面。

a.不停電換表裝置采用交接滾動旋轉方式進行電能表更換，能保證用戶正常用電的同時，還能實現電量的不丟失。

b.本裝置的更換時間僅為3～5 s，較其他同類產品能夠節省約2 min的換表時間，較傳統停電換表方式可節約5 min的操作時間，這樣可以為供電企業帶來更多的電費營收。

c.本裝置外形小巧、安裝方便，如圖1所示。長、寬、高尺寸分別為12 cm、3.3 cm、2.8 cm，完全符合現有表箱空間尺寸要求，不用對現有表箱進行任何改造，為公司節省投資成本。

圖1 不停電換表裝置實物

4 不停電換表裝置結構原理及實際應用

不停電換表裝置分為裝置本體和專用連接插針2部分。在計量裝置改造過程中，將不停電換表裝置本體固定在電表箱背板上，上方安裝電能表，導線連接到裝置本體端子插孔內。不停電換表裝置操作演示步驟如下。

a.擰下鉛封螺絲，打開裝置前蓋板，擰松舊電能表固定螺絲。

b.如圖2所示，將待更換的新電能表②上的4根插針水平插入不停電換表裝置導軌插孔內，新電能表開始通電計量。將舊電能表③和與之相連接的4根插針從裝置上方導軌插孔中拔出。

圖2 操作演示步驟

c.如圖3所示，將新電能表②后仰旋轉90°進入之前舊電能表所在位置，向下用力將電能表4根插針完全插入到裝置導軌插孔內，擰緊端子上的固定螺絲。

圖3 操作演示步驟

d.將裝置蓋板復位，上好封印即可。

不停電換表裝置的應用，可在不斷電的情況下完成電能表的更換，整個過程一人操作，用時僅需5 s，既提高了換表工作效率，又不影響用戶正常用電。同時也解決了其他換表裝置在換表期間不能正確計量的弊端，避免因換表停電造成用戶投訴事件的發生，提高了供電企業的優質服務水平。另外，由于不停電換表裝置可在不停電狀態下更換電能表，因此可以將表箱內原有的2個小型斷路器移除，節省了箱體空間，降低了計量箱體投入成本。

此項成果已經獲得了國家級實用新型專利(專利號：ZL 2017 2 1143006.X)如圖4所示，外觀設計專利(專利號：ZL 2018 3 0119088.8)如圖5所示。

圖4 實用新型專利

圖5 外觀設計專利

2018年6月，在遼寧省錦州市科技家園小區和新世界國際家園小區內分別安裝了270余套不停電換表裝置。作為試點工程，該裝置運行非常穩定，沒有發生任何故障，受到工作人員及小區業主的一致好評[8]。

5 結語

目前，不停電換表裝置已在國網錦州供電公司智能電網建設中全面推廣使用，并取得了良好的效果[9]。不停電換表裝置的出現，改變了傳統換表需要在停電狀態下才能進行操作的固有模式，既提高了工作效率，又不影響用戶正常用電，還為供電企業增加了電費營收，同時也避免因換表停電造成用戶投訴事件的發生，優化了供用電營商環境，提高了供電企業的服務水平[10]。