基于智能电网中不停电换表装置的研发设计

朱 亮，周 雷，杨志宇，章妍会，魏 鑫

(1.国网锦州供电公司，辽宁 锦州 121000；2.国网辽宁省电力有限公司管理培训中心大连分中心，辽宁 大连 116000；3.辽宁云电科技有限公司，辽宁 锦州 121000)

目前，我国经济飞速发展，各行各业对用电需求也越来越大。随着国网公司用电信息采集系统的建设和发展，智能电能表的推广和应用也在加速进行。电能表是用来测量电能的高精度仪表，也是智能电网建设中的重要组成部分，能够实现对电力客户电能质量的“全采集”和“全监控”[1]。因此，电能表的准确计量和稳定运行，对用户的“安全用电、有限用电”具有重要意义。国网公司每年有大批电能表出现故障需要及时更换，按照《供用电营业规则》的规定，更换故障电能表需要提前7天通知用户。因此，故障电能表需要在现场继续运行7天后才能进行更换，这就会影响用电计量的准确性，造成供电企业和用户之间的计量纠纷。而且换表需要停电后进行操作，这又会影响电力客户的正常用电，降低客户满意度[2]。

基于上述原因，国网锦州供电公司计量中心创新团队研制了不停电换表装置[3]，能够实现在不停电情况下对电能表的更换。这种装置结构简单，使用方便，在保证操作人员安全的同时，有效提高换表工作效率，降低电能表更换成本，有利于提升供电企业的服务质量[4]。

1 传统换表方式的弊端

目前，国网锦州供电公司负责运维的电能表共有130余万块，平均每年达到周期轮换年限的电能表有13余万块，随机发生故障需要更换的电能表有2万余块。如果采用先通知后更换的传统换表方式将有如下弊端：第一，降低运维人员的工作效率，影响工作进度，进而影响智能电网的建设步伐[5]。第二，故障电能表持续运行得不到及时解决，影响计量的准确性，造成计量纠纷[6]。第三，下发停电通知的方式有多种，例如电话通知、短信微信通知以及人工下发停电通知单等，但不论哪一种方式都无法保证通知到每一个用户，可能造成用户不理解甚至投诉，从而影响供电企业服务满意度，而且下发停电通知需要供电企业投入大量的人力和物力，增加了企业的经营成本。

2 不停电换表装置的材料选用

不停电换表装置由装置本体和专用连接插针2部分组成，装置本体外壳采用防火级ABS材料制成，表面耐腐蚀、抗老化，有足够的硬度，紧固螺丝钉后不变形；其阻燃性能符合相关国家标准对电器元件阻燃性能的要求；电气间隙和爬电距离为6 mm，完全满足国家标准的规定[7]；耐过电压强度满足技术规范要求，常温状态下插针与外壳之间的绝缘阻值≥1000 MΩ，绝缘电阻符合国家标准[7]低压系统内设备的绝缘配合要求。接线端子的电压电流端子组装在壳体中，端子采用导电性能良好的HP59-1铜材料制成，端子表面进行钝化、镀铬或镀镍处理，金属表面无擦伤、腐蚀痕迹，接线端子具有足够的导电截面积，在1.2倍最大电流长期使用而温升不超过限定值。在常温、常湿的环境中，端子与外壳之间承受2000 V、50 Hz正弦电压，在泄漏电流不超过1 mA的条件下，历时1 min无击穿和闪络现象。

专用连接插针采用导电性能良好的HP59-1圆形铜柱和ABS绝缘连接片组成，电气间隙、爬电距离及绝缘强度满足相关技术要求，连接插针强度满足要求，在拧紧固定螺丝钉的情况下，连接插针不发生形变。

3 不停电换表装置的优势

国内之前也有过类似的换表装置，但是都没有推广起来，主要原因在于这些换表装置的设计存在缺陷，例如：①更换电能表所需时间过长，达不到提高工作效率的目的；②更换过程中会造成电量的丢失，给供电企业带来经济损失；③装置体积占用表箱空间过大，表箱内电能表安装数量就会减少，降低表箱空间利用率，不适用于已安装表箱改造工程。

本文所阐述的不停电换表装置实物如图1所示，可以很好地解决上述问题，具体优势体现在以下3个方面。

a.不停电换表装置采用交接滚动旋转方式进行电能表更换，能保证用户正常用电的同时，还能实现电量的不丢失。

b.本装置的更换时间仅为3～5 s，较其他同类产品能够节省约2 min的换表时间，较传统停电换表方式可节约5 min的操作时间，这样可以为供电企业带来更多的电费营收。

c.本装置外形小巧、安装方便，如图1所示。长、宽、高尺寸分别为12 cm、3.3 cm、2.8 cm，完全符合现有表箱空间尺寸要求，不用对现有表箱进行任何改造，为公司节省投资成本。

图1 不停电换表装置实物

4 不停电换表装置结构原理及实际应用

不停电换表装置分为装置本体和专用连接插针2部分。在计量装置改造过程中，将不停电换表装置本体固定在电表箱背板上，上方安装电能表，导线连接到装置本体端子插孔内。不停电换表装置操作演示步骤如下。

a.拧下铅封螺丝，打开装置前盖板，拧松旧电能表固定螺丝。

b.如图2所示，将待更换的新电能表②上的4根插针水平插入不停电换表装置导轨插孔内，新电能表开始通电计量。将旧电能表③和与之相连接的4根插针从装置上方导轨插孔中拔出。

图2 操作演示步骤

c.如图3所示，将新电能表②后仰旋转90°进入之前旧电能表所在位置，向下用力将电能表4根插针完全插入到装置导轨插孔内，拧紧端子上的固定螺丝。

图3 操作演示步骤

d.将装置盖板复位，上好封印即可。

不停电换表装置的应用，可在不断电的情况下完成电能表的更换，整个过程一人操作，用时仅需5 s，既提高了换表工作效率，又不影响用户正常用电。同时也解决了其他换表装置在换表期间不能正确计量的弊端，避免因换表停电造成用户投诉事件的发生，提高了供电企业的优质服务水平。另外，由于不停电换表装置可在不停电状态下更换电能表，因此可以将表箱内原有的2个小型断路器移除，节省了箱体空间，降低了计量箱体投入成本。

此项成果已经获得了国家级实用新型专利(专利号：ZL 2017 2 1143006.X)如图4所示，外观设计专利(专利号：ZL 2018 3 0119088.8)如图5所示。

图4 实用新型专利

图5 外观设计专利

2018年6月，在辽宁省锦州市科技家园小区和新世界国际家园小区内分别安装了270余套不停电换表装置。作为试点工程，该装置运行非常稳定，没有发生任何故障，受到工作人员及小区业主的一致好评[8]。

5 结语

目前，不停电换表装置已在国网锦州供电公司智能电网建设中全面推广使用，并取得了良好的效果[9]。不停电换表装置的出现，改变了传统换表需要在停电状态下才能进行操作的固有模式，既提高了工作效率，又不影响用户正常用电，还为供电企业增加了电费营收，同时也避免因换表停电造成用户投诉事件的发生，优化了供用电营商环境，提高了供电企业的服务水平[10]。