具有灯光可视化效果的计量二次回路对线验收辅助装置研究

常鹏

摘要：在常规变电站建设中，大量使用多芯二次电缆作为保护装置、计量装置、互感器之间的信号传输介质。电缆芯线的正确与否决定二次设备信号、控制回路、计量回路接线的正确性。目前在施工及验收环节多采用万用表对地测量电阻值对线法验证同一根电缆两端电缆芯的一致性，这种方法存在易将芯线混淆、遗漏，且至少需要4名工作人员，造成工作效率低，难以保证接线准确性。本论文研究一种多芯电缆快速对线器，利用24V直流电源、空气开关、PLC控制单元、中间继电器、发光二极管研制出一种具有灯光可视化效果的二次回路对线装置，可同时检测8芯多芯电缆，经扩展后可对更多芯线电缆进行检测，通过手持终端指示灯的循环点亮，可快速检测出多芯电缆各芯的通断，完成对线作业，减少测试时间和失误，有效提高准确性和效率。

关键词：电缆芯对线、可视化、准确性、效率

一、计量专业目前对线存在的问题

按照电能计量装置技术管理规程要求，须采用专用的二次回路电压作为电能表接入电压，目前我供电局变电站已发生2起双母接线或单母分段接线变电站内电能表电压存在Ⅰ、Ⅱ段母线二次电压交叉取电压的情况，导致电能表计量电压失准。因目前新建变电站施工周期长，作业现场复杂等实际情况受限，验收人员不能做到随工验收，施工单位多采用电缆逐段对线的方法，在后期接线过程中容易在电压并列屏、屏顶小母线、切换装置、计量电能表屏处将Ⅰ、Ⅱ段母线电压二次回路接反，把本来该接Ⅰ段母线电压的电能表接在了Ⅱ段目前电压上。因Ⅰ、Ⅱ段母线电压略有差异，长期运行会给电能计量造成影响，当电能表接取的二次电压大于实际值时，将会对用户多收取电费，当电能表接取的二次电压小于实际值时，将会对用户少收取电费，导致计量失准。

施工及监理环节对于隐蔽作业点把关困难，工程竣工验收时传统对线方法受人力资源限制存在局限性，且耗费时间较长，效率低。设备投运后在电网正常运行方式下，因变电站Ⅰ、Ⅱ段母线都带电，二次电压都正常，即便电能表电压回路取电交叉，电能表能正常工作，接线异常的问题不能暴露出来。

目前计量回路验收时没有从回路的起点至终端开展回路一致性对线工作，这种方法在二次电缆对线时需要一根根重复对地，两端需配合作业，芯线较多时混淆，极大影响了工作进度和接线准确性，造成后期计量失误。

二、解决问题的设想

针对计量专业目前对线存在的问题，研制出一种新设备，以解决现有技术中存在的二次回路验收不彻底，验收盲区的问题。本文探讨利用24V直流电源、空气开关、继电器、发光二极管等器件，研制出一套变电站计量电压、电流二次回路验收对线辅助装置。具有灯光可视化效果的二次回路对线简易装置具有耗时短，测试结果直观，便于分析的特点。在开展新建变电站计量装置及二次回路验收工作时，利用该设备发现存在的隐患，及时排查整改，把好入网质量关。该套设备还具有安全可靠，轻便、灵活、成本低便于携带等特点。该装置实现对线原理参见下图。

逻辑说明：（1）单片机PLC模块控制1-8ZJ中间继电器，单片机PLC模块及1-8ZJ中间继电器选用24V直流电源供电。（2）常开接点ZJ1闭合后，对应的指示灯（二极管）点亮。（3）接通电源启动单片机PLC模块后，1ZJ动作，1ZJ1接点闭合，L1灯点亮。延时0.5S后2ZJ动作，L2灯点亮。以此类推，间隔0.5S下一个灯点亮，须注意的是后一个灯亮起来之后，前面的灯保持在亮的状态。（4）最后8ZJ动作，L8灯亮，0.5S后，PLC控制1-8ZJ中间继电器复位，全部灯熄灭，2S后单片机PLC模块控制1-8ZJ中间继电器重复2-4步逻辑，直到手动关闭PLC或断开电源。

三、工程运用方面

变电站或用户侧新建工程验收时，变电站内或用户设备都不带电，计量运维人员可利用该装置完成对线工作。具体接线原理及使用方法参见下图。

对线辅助装置内含24V直流电源模块、单片机PLC控制模块、中间继电器输出模块，在单片机PLC既定程序的控制下，按顺序把+24V电压依次加載到待测试电缆芯线上，+24V电压通过电缆沟、电压并列装置、切换装置后到达电能量计量屏，在通过大地形成回路，依次点亮手持终端内的发光二极管。具体来说就是在变电站施工作业结束开展验收时，我们将对线辅助装置放在变电站开关场电流互感器（CT）和电压互感器（PT）处，利用试验导线互感器本体接线盒处将待测试电缆芯接入对线辅助装置，在此以110kV Ⅰ、Ⅱ段母线PT计量电压回路对线检测展开叙述。

将110kV Ⅰ段母线PT计量电压回路（A611、B611、C611、N600），110kV Ⅱ段母线PT计量电压回路（A621、B621、C621、N600）通过测试导线、鳄鱼线夹接入对线辅助装置，打开电源后，单片机PLC和继电器按照既定程序工作在这8根电缆芯线上加载+24V电压。之后作业人员可以返回主控室开始对电缆芯接线顺序进行检测，在电能量计量屏处将接入电能表的电压回路（A710、B710、C710、N600）或（A720、B720、C720、N600）通过鳄鱼线夹、测试导线接入手持终端，手持终端需先接地，接地线上设置启动开关。若不考虑110kV Ⅰ、Ⅱ段母线PT并列与否，也不考虑切换装置运行情况，即PT处电缆芯和电能表屏处电缆芯为同一根电缆，A611对应A710，B611对应B710，以此类推C621对应C720，当启动手持终端开关后，若L1至L8按顺序依次循环点亮，说明整个回路中，从互感器到电能表之间电缆芯接通正常，顺序正确，回路无误。如出现L2比L1先被点亮，则说明L1、L2对应的二次回路接线出现交叉，需检查整改。若出现L2点亮后L6灯被点亮，则说明计量回路C相存在110kV Ⅰ、Ⅱ段母线电压接反的情况，需检查整改。正确接线情况下有且仅有一种点亮序列，如出现不是L1-L8一次点亮的情况，则说明接线有误，需检查整改。

假定计量电能表屏处检测的是110kV钢铁厂161断路器间隔，110kV Ⅰ、Ⅱ段母线分裂运行，若110kV钢铁厂161断路器间隔运行在110kV Ⅰ段母线时，计量电能表屏处手持终端检测到的是L1-L4依次循环点亮，否则就是接线有误，需检查整改。若110kV钢铁厂161断路器间隔运行在110kV Ⅱ段母线时，计量电能表屏处手持终端检测到的是L5-L8依次循环点亮，否则就是接线有误，需检查整改。其他电网运行方式检测方法也是一样，区别是需根据运行情况假设接线无误，先分析得出L1-L8的点亮序列，若检测结果与分析得出的点亮序列不一致，那么就是验收不合格，需检查整改。同样的，新建客户工程也可以使用具有灯光可视化效果的计量二次回路对线验收辅助装置进行验收，方法相同。

四、技术关键点及创新点

（1）可靠新。该装置能够反应从互感器接线盒（起点）至电能表（终点）电压、电流二次回路相序、极性、电压并列装置、切换装置、间隔所属母线接线是否正常，并用直观的灯光效果循环显示结果给试验人员。避免了混淆、漏测、或重复测量。

（2）简易高效性。该装置安装和拆除应简单，易操作，对线作业人员由4人减少至2两人。直观的灯光效果可快速完成检测，新建工程中对于电压回路的对线，在PT处完成对线辅助装置安装后，可以在电能表屏完成所有断路器间隔的电压回路对线，与传统方法相比，时间缩短为原来的三分之一。

（3）安全性。采用24V的安全电压，不会对人身或设备造成损伤。在新建工程验收中，因为设备都没有在运行，在二次电缆上引入24V的电压不会对二次设备、通讯设备产生干扰或影响，可以放心使用。电源采用适配器从交流220V转直流24V供电，同时配直流蓄电池，在没有交流电的情况下也可以使用。