魏軍彥
(漢江集團水電公司,湖北 丹江口 442700)
現(xiàn)場智能終端的遠(yuǎn)程控制技術(shù)是實現(xiàn)穩(wěn)定電力費控的關(guān)鍵環(huán)節(jié),本文主要論述在普通費控技術(shù)的基礎(chǔ)上,在用戶側(cè)安裝創(chuàng)新型智能外置斷路器,并將優(yōu)化斷路器遠(yuǎn)程控制技術(shù)與水電公司費控系統(tǒng)后臺主站融合,以提高費控設(shè)備操作的成功率和可靠性,打通水電公司“智能化全費控”目標(biāo)的最后一公里。
現(xiàn)場智能終端的安裝中,按照DL/T 448—2016《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》要求,負(fù)荷電流大于50 A的用戶,須使用經(jīng)電流互感器接入式電能計量裝置,即一次主電源由塑殼斷路器接入用戶回路,電能計量裝置為獨立二次回路。這種常規(guī)使用普通塑殼斷路器的安裝方式廣泛應(yīng)用于商業(yè)用戶,受斷路器操作機構(gòu)的限制,對用戶的停送電只能采用手動操作,傳統(tǒng)塑殼斷路器與智能費控系統(tǒng)的交互運行中存在一些問題。
設(shè)備安全運行系數(shù)低,電費回收控制風(fēng)險大。商業(yè)用戶使用普通的外置低壓塑殼斷路器做為供電主電源。這種帶倍率的計量回路在費控系統(tǒng)中僅能實現(xiàn)電能量費的采集、計算,遠(yuǎn)程跳合閘操作須人工手動投退斷路器,操作中存在人身弧光傷害的危險;在保護性能上,僅有長延時及瞬時兩種保護方式,對線路的波動、短路、過載無法起到有效全面地保護作用。
無法有效實現(xiàn)遠(yuǎn)程費控,電費回收控制風(fēng)險大。商業(yè)用戶的計量回路為經(jīng)電流互感器接入式,在費控系統(tǒng)中僅能完成電能量費的遠(yuǎn)程采集、計算,用戶主電源開關(guān)的跳合操作須根據(jù)系統(tǒng)提示后,工作人員到現(xiàn)場手動投退,導(dǎo)致費控響應(yīng)滯后,無法遠(yuǎn)程實時操作用戶斷路器,出現(xiàn)電費回收控制風(fēng)險。
在普通費控流程的基礎(chǔ)上,針對經(jīng)電流互感器接入式電能計量裝置的回路研究費控斷路器遠(yuǎn)程控制技術(shù),制定新的遠(yuǎn)程費控流程,提高營銷費控系統(tǒng)的可靠性,實現(xiàn)轄區(qū)所有低壓用戶“全費控”目標(biāo),確保電力系統(tǒng)智能管理、智能服務(wù)的安全穩(wěn)定運行。
電能表外置斷路器是配合智能電能表實現(xiàn)智能費控功能的關(guān)鍵器件,擬選擇智能電能表+費控輸出接點+智能型外置斷路器的安裝方式,即用電采集系統(tǒng)向電能表發(fā)送跳閘命令,并根據(jù)表內(nèi)繼電器輸出端電壓判斷繼電器跳合閘狀態(tài),通過智能電能表控制信號的檢測進行自動控制接通或斷開負(fù)載,并將跳閘控制結(jié)果反饋給費控系統(tǒng),實現(xiàn)帶倍率商業(yè)用戶遠(yuǎn)程費控功能,如圖1所示。
圖1 外置斷路器遠(yuǎn)程控制拓?fù)鋱D
擬使用的智能型外置斷路器與費控系統(tǒng)中跳合閘輸出接點的智能電能表遠(yuǎn)程配合使用,同時向主站反饋合閘、分閘、故障狀態(tài)信號。
2.2.1 外置斷路器遠(yuǎn)程控制實施方案
智能電能表+外置斷路器遠(yuǎn)控方案現(xiàn)場接線如圖2所示。
圖2 智能電能表+外置斷路器遠(yuǎn)控方案現(xiàn)場接線圖
2.2.2 電能表外置斷路器遠(yuǎn)程脫扣原理
現(xiàn)場智能設(shè)備的遠(yuǎn)程控制技術(shù)是實現(xiàn)穩(wěn)定費控的關(guān)鍵環(huán)節(jié),電能表外置斷路器是配合智能電能表實現(xiàn)智能費控功能的關(guān)鍵器件。
費控用外置低壓斷路器通過欠壓脫扣器與分勵脫扣器以及通電形成的閉合電磁鐵實現(xiàn)遠(yuǎn)程脫扣,即遠(yuǎn)程全自動控制分合閘。當(dāng)發(fā)生電費欠費時,費控系統(tǒng)主站下發(fā)跳閘指令到智能電能表,接受主站經(jīng)采集器下發(fā)的遠(yuǎn)程合閘指令后,電能表跳閘接點動作,控制端子輸出低電平,斷路器線圈通電產(chǎn)生磁場,作用于銜鐵與牽引桿,卡扣和鎖扣分離,動觸頭在彈簧力的作用下與靜觸頭分離外置低壓斷路器脫扣分閘。
2.2.3 后臺遠(yuǎn)程費控停電控制流程優(yōu)化設(shè)計
后臺遠(yuǎn)程費控停電控制流程優(yōu)化設(shè)計圖,如圖3所示。
圖3 后臺遠(yuǎn)程費控停電控制流程優(yōu)化設(shè)計圖
主站端:在外接電流互感器的計量回路中,當(dāng)費控系統(tǒng)后臺判斷該計費用戶因欠費,須執(zhí)行跳閘操作時,費控流程啟動遠(yuǎn)程跳閘程序,主站對電能表進行身份認(rèn)證,驗證雙方身份;身份驗證通過后,主站發(fā)送跳閘命令至電能表,主站根據(jù)命令下達情況和事件上報情況綜合判斷跳閘執(zhí)行是否成功。依據(jù)DLT 645—2007《多功能電能表通訊協(xié)議》,判斷命令下達情況:通過“電能表運行狀態(tài)字3”中的“bit6 位”繼電器命令狀態(tài)判斷。“bit6 位”為1:跳閘命令下發(fā)成功,“bit6 位”為0:跳閘命令下發(fā)失敗。失敗則重新下發(fā)。
現(xiàn)場電能表端:現(xiàn)場智能電能表執(zhí)行跳閘,內(nèi)置跳閘繼電器動作,此時三相電能表僅保留檢測功率計量功能,繼電器輸出跳閘信號,此時利用“電能表的運行狀態(tài)字3”的“bit3 位”繼電器的狀態(tài)(0通、1斷)判斷,若狀態(tài)字為1,則繼電器為跳閘狀態(tài),電能表的跳閘燈常亮,屏幕顯示“拉閘”字符。
外置斷路器端:電能表繼電器動作的同時跳閘接點輸出狀態(tài)閉合,啟動外置斷路器跳閘回路,實現(xiàn)斷路器自動跳閘。外置斷路器帶有信號線,一端與斷路器本體相連,連于斷路器內(nèi)部線路板;一端連接智能電能表專用跳閘接點輸出信號接點。當(dāng)費控跳閘流程執(zhí)行完畢后,費控制模塊跳閘輸出接點輸出不低于220 V 的脫扣控制信號,通過信號線傳遞給外置斷路器,斷路器檢測信號來源,分析信號正常與否,而后內(nèi)部分勵脫扣器動作,斷路器延時脫扣,而后斷電。同時在斷路器液晶屏顯示“欠費跳閘”代碼。
2.2.4 遠(yuǎn)程費控復(fù)電控制流程
遠(yuǎn)程費控復(fù)電控制流程圖如圖4所示。
圖4 遠(yuǎn)程費控復(fù)電控制流程圖
主站及電能表端:用電信息采集系統(tǒng)根據(jù)預(yù)置的合閘方式進行合閘操作,并根據(jù)反饋電壓和功率的雙條件判別法準(zhǔn)確判斷繼電器跳合閘狀態(tài),反饋執(zhí)行結(jié)果。主站發(fā)送直接合閘命令至電能表,執(zhí)行合閘命令,輸出合閘控制信號控制繼電器合閘。
主站根據(jù)電能表返回的“電能表運行狀態(tài)字3”中“bit6”位判斷合閘命令是否命令準(zhǔn)確下達采集系統(tǒng)主站開始捕捉繼電器合閘動作,首先主站等待電能表主動上報繼電器合閘成功事什,如收到繼電器合閘成功事什,說明合閘成功,如在指定時間(如15 min)內(nèi)未收到電能表主動上報的繼電器合閘成功事件,則主動讀取電能表運行狀態(tài)字來判斷繼電器的合閘狀態(tài)。
外置斷路器端:當(dāng)費控合閘流程執(zhí)行完畢后,電能表跳閘控制常閉接點打開,斷路器控制回路電源斷開,斷路器檢測信號來源,分析信號正常與否,確認(rèn)無輸出電壓后,跳閘回路邏輯閉鎖,斷路器合閘回路啟動,執(zhí)行合閘操作。
安裝于電能表外部的斷路器獨立運行,電能表通過控制端子控制外置斷路器開/合,不再受制于電能表的尺寸限制,外置斷路器具有良好的高分?jǐn)嘈阅埽_斷能力強,斷開短路電流的能力越高,如果發(fā)生的短路電流超過它的允許會快速動作,不會燒毀斷路器,為三相電力用電設(shè)備提供了安全可靠的運行條件。
外置斷路器遠(yuǎn)程控制技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用,既保證了費控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程預(yù)警、跳閘功能,最大限度地保障電費的回收工作,同時穩(wěn)定可靠的遠(yuǎn)控自動復(fù)電功能,又最大限度地減少停電對用戶生產(chǎn)生活造成的影響。
先進的遠(yuǎn)控技術(shù)的運用,有效隔離人員近距離操作斷路器的風(fēng)險,對人身觸電及短路弧光的傷害提供間接接觸保護,同時智能型電能表外置斷路器具有對線路或用設(shè)備的過電流、短路、欠電壓、過電壓、缺相等進行保護以及三相不平衡剩余電流保護功能外,還具有自動重合閘、通信等功能。
外置斷路器遠(yuǎn)程控制與費控系統(tǒng)融合的推廣應(yīng)用,將遠(yuǎn)程費控技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)模式,動態(tài)實時完成斷路器的狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信、遠(yuǎn)程控制等,極大地縮短三相電力商業(yè)用戶復(fù)電的時間,一般人工現(xiàn)場復(fù)電時間大概需要45 min左右,成功優(yōu)化遠(yuǎn)控技術(shù)后,帶倍率用戶繳費后的復(fù)電時間一般1 min即可完成??晒?jié)省0.75 h 的復(fù)電時間,按目前帶倍率用戶月均用電量206.6 萬kWh/月計算,年增加供電量約為70 萬kWh/年??蓪崿F(xiàn)斷路器的智能化和信息化,打造能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。