电力计量用Ⅱ型采集器自动检测系统的设计及应用

赵媛

（国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西 阳泉 045000）

一、关于电力计量原系统所存有的问题

（一）自动检测原系统的结构

变电站电力检测系统是以西门子S5-PLC为核心的自动计量检测系统，其结构框架。电能表：系统中的基础仪表。其功能是按用电量的固定单位通过电能表的无源节点发出一个（由系统供给的DC24V电源）脉冲信号。计数器：记录仪表在系统中共有75块，与电能表是一一对应，接收电能表发出的DC24V脉冲信号，并进行累计，转换成4位BCD码后，通过16位数据总线传送给S5-PLC。S5-PLC：通过DC24V输入模块构成多路16位数据总线，用DC24V输出模块作为计数器的片选信号，定时采集75块计数器的数据信息，经PLC-CPU处理后，通过HI网将电量数据发送给上位管理计算机（WS）。WS：上位管理计算机，对接收到的75路电量数据进行存储、累计和打印，并对各电力用户进行调度、预测和分析等。

（二）自动检测系统所存在的问题

变电站S5-PLC计量系统经过几年的运行，暴露出一些问题。经现场技术人员的观察和研究，这些问题集中反应在计数器和电能表上。

1.系统中计数器所存在的问题。机械计数：这种计数器，内部是通过凹凸齿轮旋转进行累计数据。在运行时，经常发生卡轮和触点接触不可靠等现象，使系统累计的数据与电能表的实际计量值不一致。结构设计：计数器在设计上不够合理，其接收DC24V脉冲信号，却要通过机械齿轮计数，再经微电路转换成BCD码，原理上是从“电”到，“机”再到“电”，的过程，造成设备可靠性不高，数据累计误差大。设备维护：设备故障率高，检修量大，现场维修人员投入的人力物力不少，收效不大；且进口设备备件价格昂贵，占用大量资金。

2.电能表问题。现场技术人员通过高速记录仪观测到，部分电能表通过无源节点输出的DC24V脉冲信号不稳定，出现衰减、有上波无下波和无波形等现象，虽然这些现象出现的频率不高，同样影响了计量系统数据的准确性。

3.计量系统扩容问题。随着用电负荷的逐渐扩大，变电站的开关数量不断增加，自动计量系统已不能满足自动计量的要求，部分电能表的计量数据统计需要人工进行。因此，要求计量系统的容量从75点增加到100点。由于上述的3条原因，变电所自动计量系统的改造势在必行，但如何改造，怎样改造，给技术人员提出了一个新课题。

二、关键设备的设计应用分析

（一）Ⅱ型采集器型式结构优化

Ⅱ型采集器尾部的软导线姿态不固定、无支撑强度，在自动检测过程中，自动上/下料和接拆线动作都将受到软导线不规则摆放位置的干扰，无法实现准确定位，进而无法实现自动输送和自动检测工序。因此，首先需对Ⅱ型采集器的型式结构进行优化。对Ⅱ型采集器的背板结构进行改进，增加背板长度，设计绕线立柱和固定底座，将软导线缠绕在绕线立柱上，female接插件固定在底座上。背板与延长段之间折口采用打孔与分隔缝结合的方式，以方便掰断延长段部分，并保证断口整齐。该设计方案仅改变Ⅱ型采集器的背板结构，不改变内部元器件布局，不影响电气性能。现场施工时，将背板延长段掰断，并将female接插件连同软导线从背板延长段上脱离，不影响现场装接工作。female接插件和软导线得到固定，自动检测过程中不受软导线影响，有效提高了检测成功率和可靠性。

（二）Ⅱ型采集器工装板的设计

由于Ⅱ型采集器检测量大、输送速率要求高，设计了10表位的工装板，由底层输送结构、中间过渡结构和采集器固定板组成。在工装板的底部设计了RFID卡片，通过RFID读写头将Ⅱ型采集器条形码与工装板进行绑定，输送装置将工装板输送到各装置前便可读取到RFID内Ⅱ型采集器信息，与各装置工位绑定并将信息存放于数据库中。

（三）自动上/下料装置的设计

设计了Ⅱ型采集器自动上/下料的专用机械装置，并与检测系统有机集成，主要由小型工业化机器人、夹具、固定底座等组成。为满足上/下料节拍的要求，上/下料机器人夹具均设计了5只真空吸盘，每次可同时吸取5只Ⅱ型采集器。每只吸盘均设计了真空压力传感器，可显示吸盘真空度，以监控吸盘吸力是否正常。自动上/下料装置结构相同。面对Ⅱ型采集器体积小、定位困难的难题，设计了中转台，进行Ⅱ型采集器的姿态调整和精准定位，中转台包括定位装置和工位2个部分。上料时，上料机器人先从纸箱中吸取Ⅱ型采集器放置到中转台上进行定位，然后再从中转台上吸取放置到工装板上；下料时，下料机器人先从工装板上吸取Ⅱ型采集器放置到中转台上定位，再放置到纸箱中。考虑到Ⅱ型采集器存在底面安装天线接头的样式，将中转台的支撑下托设计为“L”型，在提供可靠支撑的同时避开了天线接头和折板。

（四）自动接拆线装置的设计

自动接拆线装置由压接气缸、压接端子、导向定位滑块等组成，设计为每个接线端子由1个气缸带动，并用1个滑轨进行导向。这样设计的优点是5个Ⅱ型采集器的接拆线相对独立稳定，可消除5个Ⅱ型采集器的位置误差对自动接拆线装置的影响，并且在第一次压接后通信不成功的情况下可进行二次压接，保证了自动接拆线的成功率。

总结：新技术和新方案的应用需要经过长时间运行来检验其稳定性。在电力计量用Ⅱ型采集器自动检测系统设计过程中多次消除了各类大小故障、缺陷，无论硬件还是软件系统的稳定性、可靠性还需进一步完善、优化。