新型电力系统背景下的不停电换表作业现状分析与技术研究

0 概述

新型电力系统是指以“3060”双碳目标为指导的新型产业模式，是伴随能源行业革新与生产组织关系变化背景下的新型组织模式，是包含有源网荷储用及其互动、管理及协同的新型生产模式，对数据的及时性、真实性、广域性和互联性要求不断提高，传感基础设施将作为新型电力系统中信息采集和边缘处理的核心支撑底座，更是碳足迹、电足迹追踪的基础

。与此同时，用电客户对可靠供电、电能质量与多维度电力数据应用等方面需求也日益增长。

智能电能表在运行过程中具有适当的理论寿命和能源消耗

，此类异常、到期电表应换尽换与用电客户持续用电需求之间的矛盾愈发凸显。由于现有直接接入式电能表（以下简称“直接表”）的更换方式需断开用户供电线路，不可避免地造成用户内部短时停电，导致用户体验感差，引发诉求风险

。同时，作业质量完全依赖于工作人员业务能力，存在错接线、效率低下、误操作引发触电等风险。此外，提前通知用户、与用户沟通约时、准备停电作业、送电检查等步骤，也大大增加了成本投入，且收益甚小。

不停电作业可有效避免换表过程中用户侧用电中断，减少用电设备受电力冲击概率，也可创造良好的企业效益和社会效益

。目前，学术界与行业内正基于新型智能电表工作原理，不断创新新技术研究与新产品开发。

1 不停电换表工作研究现状

配电线路不停电作业已较为规范，其指在保证用户不停电的情况下，对配电线路及其附属设备进行建设、维护和抢修，主要有两种方式，直接在带电热线上运行，即带电作业；或是通过旁路或外接临时电源等方式向设备供电，然后断开当前线路或设备运行的电源，即全面无停电运行

。

借鉴上述方式，根据不同电能表类型、换表工作实际需求，工作人员开展相关研究与现场实践。

1.1 技术原理与可行性说明

经互感器接入式的电能计量装置通过联合接线盒将电流回路短接、电压回路断开，实现不停电换表。借鉴此原理，直接接入式的单相电能表可将待换电能表的进出线短接，再进行换表作业，进而实现不停电换表，原理如图1所示。

研究中纳入对象为我院2007年1月-20110年12月接收的足月妊娠临产胎儿窘迫孕妇80例,纳入孕妇病情均经临床病理学证实,排除了合并重大疾病及过敏体质、凝血障碍与经产妇,将其根据入院单双顺序均分组为:对照组中孕妇年龄为23-38岁、均值为(28.59±2.18)岁,妊娠时间为38-42周、均值为(40.17±0.52)周;观察组中孕妇年龄为24-40岁、均值为(28.70±2.03)岁,妊娠时间为38-41周、均值为(40.04±0.17)周。两组孕妇各项基础数据比较不存在差异,P>0.05。本次研究内容均经,孕妇及其家属均对本次研究内容知晓,并签署了知情同意书。

1.2 需求分析与研究现状

综上，在不停电换表作业的研究已较为全面，实现不停电换表的主要技术难点有安全取电、实现无电量损失以及绝缘破坏修复等几方面，但上述研究对于用户不同用电需求的探索仍较欠缺，导致上述装置在实际推广应用上仍有一定距离。

李明远等

提出了一种通用型单、三相电能表不停电更换装置，通过在表箱内预装设备、短接相线与零线（针对单相系统）或短接三相进出线（针对三相系统）实现换装新、旧电表不停电，并通过开发电表接线端的转接装置优化了短接工作。

三相直接表不停电更换相比单相复杂，但主要原理一致。三相表直接表用户多为通信基站、商铺、政府相关部门、小型医院等二类及以上用户，对持续、可靠供电需求相较单相表用户更高。但该通用型辅助装置仍无法很好解决未经改造的电能表实现不停电更换可能性。

理论研究表明，从信息经济的发展过程来看，基础层、传输层、融合层、新生层及福利层的信息经济遵循时间上的不断递进、空间上的不断扩散及程度上的不断深化的关系，下层是上层的基础，而上层又反过来促进下层的进一步发展。本文测算了基于西部各省区信息经济发展层次指数的相关系数矩阵，结果表明，信息经济各层次之间存在显著的正相关关系。

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经互感器接入式的电能计量装置更换电能表时，已经能够实现用户处不停电，但由于此类用户平均用电量高，换表过程中存在电量损失，现有做法为通过记录换表时间、用电负荷计算换表期间的用电量。但该方法计算的用电量准确率低，较难得到用户认可

。已有项目考虑在短路回路中串入与待换电能表同型号的电能表，准确计量短路期间的电量。

针对这一情况，王叶锋等

开发一套便携式辅助装置，通过取电线夹与导线将原有电流回路短接，以保障用户处持续供电，通过智能辅助箱用于采集用户回路的实时电能信息，一旦超出预设阈值便发出声光告警，甚至触发自动切断保护，此外，通过相位比对进行智能错接线判断，进一步保证换表工作准确性。但该装置由于取电线夹为穿刺取电，线夹与裸导线实际为点接触，存在易对裸导线造成损坏、供电不稳定、安全载流量小等缺点，同时存在绝缘破坏的问题。

张峰毓、刘洪儒等

利用二极管正向低阻、逆向高阻的特性设计出适用于单相电表更换的不停电作业装置，且实现30 A负载电流条件下零误差的测试效果。但该装置需预先装设于电表箱内，较适用于新装用户。由于单相表用户体量大但用电容量相对小，对于不间断持续供电要求也相对较低，为推广该不停电换表装置改造成本较高。储海峰等

研制出可实现蓝牙通信的换表基座，其导电模块可保证不间断供电、蓝牙装置则可以有效完成换表的工作记录，有效解决了错接线、窃电等风险，同时体积小、更智能，但也同样存在投资成本高的问题。

2 不停电换表作业关键技术研究

尽管便携式辅助装置已在实现三相直接表不停电更换工作中发挥实际作用，但仍在安全性与可靠性上存在技术难点。

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根据实际操作经验，依据“剥开绝缘层-安全取电-不停电换表-熔融恢复绝缘层”流程，提出并研发了改进装置。装置可实现：一是安全电流状态下可靠操作用户侧BV 电缆，即尽可能多地剥离电缆PVC绝缘层以获取电源；二是可在换表作业完成后熔接恢复电缆绝缘层，以保证用户回路安全、稳定运行。

由于剥线取电线夹与带电BV电缆接触面积有限，用户用电可能出现不稳定的情况。另外，电缆绝缘层被剥开后，工作人员通常采用包裹外护绝缘层等方式进行处理，这种方式在后续运行过程中存在一定的用电风险。

2.1 安全取电装置

安全取电装置主要功能在于剥开BV 电缆的PVC 绝缘层，并在剥口处连通导体，并在不损伤导体的情况下完成取电。装置结构与操作流程如图2所示。

为避免取电过程中因夹头接触面积小而导致取电电流不足，该装置通过增加辅助触点以扩大夹头与电缆的接触面积，从而保证取电电流可满足换表工作要求。根据实际操作情况，该装置最大取电负荷≤20 A。

2.2 BV电缆熔融修复装置

为保证用户用电安全，经安全取电装置处理后的BV 电缆绝缘层需重新密封后方能正常重新投运。对此，开发出一种包含加热组件与温控模块的工作钳用于修复被剥开的BV 电缆。其实物如图3和图4所示。

工作钳（图4）由①钳体、②上钳头体、③下钳头体、④加热模块、⑤温控模块、⑥指示灯、⑦电源接口、⑧供电电源等八个部分构成。其中，该装置通过陶瓷加热片加热上钳头从而热熔电缆绝缘层，并采用相应温控开关（KSD9700）控制加热温度，避免过度加热，达到设定温度即可自动断电。指示灯的作用主要在于提醒工作人员当前装置的工作状态，加热过程中指示灯亮，完成达到设定温度后指示灯灭。

3 结论

在新型电力系统建设逐步完善、电力市场逐渐开放的趋势下，不停电换表作业对于保障用户使用体验、提高配网作业效率有着较为重要的作用。在不停电换表作业逐渐发展成熟的同时，不停电换表的装置、方式与流程也在不断迭代更新。为从烦琐且作业要求精细的工作中解放配网工作人员，同时保障作业人员的安全，采用电表安装辅助设备，或是开发自动工作机器臂装置将是不停电换表作业的重要发展方向。随着电力电子技术的不断发展，电子设备的功能愈发丰富及完善，开展不停电作业的方式也逐渐有了更多的备选思路与技术。

不停电换表作业的研究与实用进程，除了需要技术突破，还需要组织变革与思维的转变。在新型电力系统对人-人、人-机多元互动有更高效、更深入的要求的情况下，以用户需求为最终目标，开展优化用户体验的不停电换表作业，将是智能电表普及、电力市场成熟、电力系统完善的重要特征与基本要求。

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