淺談低壓預(yù)付費(fèi)裝置原理及其應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的電力抄、核、收模式，以往的純手工模式逐步被信息化、自動(dòng)化技術(shù)所替代，電力營銷抄、核、收環(huán)節(jié)的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用興起，有效提升了電力營銷管理工作效率。低壓預(yù)付費(fèi)裝置就是種依托技術(shù)發(fā)展起來的電力裝置。為了能夠更好地促進(jìn)我電力事業(yè)發(fā)展，文章結(jié)合低壓預(yù)付費(fèi)裝置開發(fā)項(xiàng)目基本內(nèi)容，現(xiàn)就新野縣供電公司投入應(yīng)用的低壓預(yù)付費(fèi)裝置原理和系統(tǒng)構(gòu)成、功能技術(shù)問題進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：低壓預(yù)付費(fèi)裝置；遠(yuǎn)程費(fèi)控；

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，新野供電公司所屬專變用戶、綜合變大用戶全部安裝了低壓預(yù)付費(fèi)裝置，實(shí)現(xiàn)了本地或遠(yuǎn)程費(fèi)控功能。低壓預(yù)付費(fèi)裝置及配套管理系統(tǒng)的打造為新野供電公司的電費(fèi)回收、預(yù)防電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)提供了非常有效的技術(shù)保障。低壓預(yù)付費(fèi)裝置的應(yīng)用需要隨著時(shí)代發(fā)展不斷化，2016年，新野供電公司對(duì)低壓預(yù)付費(fèi)裝置智能表進(jìn)行改造，但是在改造中出現(xiàn)了費(fèi)控終端、三相智能表與原有預(yù)付費(fèi)裝置的控制部分功能不匹配的現(xiàn)象，且在遠(yuǎn)程拉閘或合閘時(shí)有使用缺陷，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)過程容易出錯(cuò)。為了能夠解決這個(gè)問題需要結(jié)合公司制定的電費(fèi)回收、預(yù)防電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃對(duì)原有預(yù)付費(fèi)裝置進(jìn)行改造、升級(jí)。

1.低壓預(yù)付費(fèi)裝置原理概述

低壓預(yù)付費(fèi)裝置是根據(jù)市場(chǎng)需求而開發(fā)的集電能計(jì)量、防竊電、預(yù)付費(fèi)功能于體的新代預(yù)付費(fèi)電能計(jì)量控制裝置。適用于交流額定頻率50Hz、額定電壓0.4Kv、額定電流20-4000A的電力用戶使用，具有用戶“先買后用”的預(yù)購電控制功能和分時(shí)計(jì)費(fèi)控制功能。

在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中成果裝置包含脈沖控制器、小型斷路器、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、智能化控制電路等系統(tǒng)。低壓預(yù)付費(fèi)裝置的動(dòng)作工作主要是通過電能表的預(yù)付費(fèi)控制功能來實(shí)現(xiàn)，預(yù)付費(fèi)電能表的控制端的輸出電壓在220V左右，在欠費(fèi)狀態(tài)下能夠輸出0的低電平。在低壓預(yù)付費(fèi)裝置運(yùn)行的時(shí)候整個(gè)信號(hào)脈沖控制器工作處于種自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)，整個(gè)電能表的控制輸出高出之前的電平數(shù)值，信號(hào)脈沖控制器在電量充足的時(shí)候可以進(jìn)行合閘操作，這個(gè)時(shí)候如果整個(gè)電能表欠費(fèi)輸出低電壓控制信號(hào)，信號(hào)脈沖控制其能夠執(zhí)行分閘操作。在低壓預(yù)付費(fèi)完成之后需要對(duì)整個(gè)控制器的運(yùn)行情況進(jìn)行控制，在電能表輸出高電平合閘信號(hào)之后，信號(hào)脈沖器會(huì)進(jìn)行自動(dòng)合閘操作。在信號(hào)脈沖控制處于手動(dòng)操作狀態(tài)的時(shí)候分閘操作狀態(tài)和自動(dòng)模式基本相同，合閘操作需要以手動(dòng)的方式進(jìn)行。

2.低壓預(yù)付費(fèi)裝置改進(jìn)分析

2.1改進(jìn)后的預(yù)付費(fèi)裝置控制系統(tǒng)

新型預(yù)付費(fèi)裝置控制邏輯圖如圖1所示，與原有預(yù)付費(fèi)裝置不同之處在于，新型預(yù)付費(fèi)裝置中新增了個(gè)信號(hào)脈沖控制器以及將原有的交流接觸器更換為了帶鎖扣功能的交流接觸器，其他不變。

改進(jìn)后的預(yù)付費(fèi)裝置控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下所示。額定工作電壓：AC230V，AC400V。額定電流：63A、80A。欠、過壓保護(hù)特性（2P）過電壓動(dòng)作值：275（±5%）V。欠電壓動(dòng)作值：165（±5%）V；自動(dòng)分合操作時(shí)間：<2s；上電延時(shí)時(shí)間：5s（上電5s內(nèi)不響應(yīng)任何控制信號(hào)，開關(guān)保持?jǐn)嚯姇r(shí)的原有狀態(tài)。在合閘或分閘狀態(tài)相線泄露電流（靜態(tài)工作電流）<0.2mA，分合控制端口工作電流＜1mA;周圍空氣溫度的上限不超過+40度（下限不低于-51度；24h內(nèi)平均值不超過+35度，安裝地點(diǎn)的空氣相對(duì)溫度在上限溫度為+40度時(shí)不超過50%，在濕月的月平均下限溫度不超過+25度：時(shí)相對(duì)濕度不超過90%，并考慮到因溫度變化發(fā)生在產(chǎn)品表面上的凝露。裝置使用場(chǎng)所的污染等級(jí)為2級(jí)。安裝場(chǎng)所的外磁場(chǎng)任何方向均不超過地磁場(chǎng)的5倍。裝置采用TH35-7.5型鋼安裝軌安裝于配電箱、配電柜或盒中。

新型預(yù)付費(fèi)裝置的工作原理是：系統(tǒng)發(fā)出合閘或分閘指令時(shí)，三相電能表或費(fèi)控終端會(huì)產(chǎn)生個(gè)變化的信號(hào)，信號(hào)脈沖控制器收到此信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生個(gè)正向直流源或反向直流源作用于鎖扣式交流接觸器，鎖扣式交流接觸器依據(jù)直流源的極性進(jìn)行線圈鎖止或解扣，從而實(shí)現(xiàn)費(fèi)控功能。在整個(gè)過程中，只有合閘或分閘時(shí)，鎖扣式交流接觸器的線圈才會(huì)有電壓施加，時(shí)間很短，所以，基本可以不考慮功耗、發(fā)熱，從而提高裝置的穩(wěn)定性、可用性。

圖1 新型預(yù)付費(fèi)裝置控制邏輯圖

2.2裝置系統(tǒng)功能

2.2.1過載長延時(shí)保護(hù)

新型預(yù)付費(fèi)裝置在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的過載現(xiàn)象般不會(huì)對(duì)線路造成損壞，但是從實(shí)際操作情況來看，保護(hù)線路在出現(xiàn)斷路器過載較長的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)和保護(hù)動(dòng)作操作時(shí)間也會(huì)更長，過載長延時(shí)保護(hù)動(dòng)作會(huì)在時(shí)間的推移下不斷減少。新型預(yù)付費(fèi)裝置運(yùn)行還和動(dòng)作時(shí)間整定數(shù)值存在密切關(guān)聯(lián)，在線路中電流超過1.2倍動(dòng)作電流整定值Ｍ后經(jīng)過相應(yīng)延時(shí)斷路器可靠脫扣。隨著過載電流變大，動(dòng)作時(shí)間逐漸減小。相同過流值出現(xiàn)時(shí)，過載長延時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定值的整定值越小動(dòng)作時(shí)間越短。動(dòng)作時(shí)間與過電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系滿足過載長延時(shí)保護(hù)的要求。

2.2.2預(yù)付費(fèi)的控制

新型預(yù)付費(fèi)裝置動(dòng)作功能的實(shí)現(xiàn)深受電能表預(yù)付費(fèi)控制，預(yù)付費(fèi)電能表的控制端在常規(guī)狀態(tài)上的輸出電壓為220V，在欠費(fèi)狀態(tài)下會(huì)輸出0V低電平。在整個(gè)信號(hào)脈沖控制其工作模式處于種自然狀態(tài)的時(shí)候，電能表控制輸出情況超過高電平，信號(hào)脈沖控制器在通電的狀態(tài)下會(huì)進(jìn)行合閘操作。在這種狀態(tài)下如果電能表欠費(fèi)輸出的是低電平控制信號(hào)，信號(hào)脈沖控制器執(zhí)行的分閘操作。在費(fèi)用繳納之后，局方可以下發(fā)合閘命令，電能表在輸出高電平合閘信號(hào)之后整個(gè)信號(hào)脈沖控制器則是需要以手動(dòng)的方式來完成。控制電平狀態(tài)斷路器上存在指示燈，控制電平為高電平220V的時(shí)候紅色指示燈會(huì)亮起，在控制電平為低電平的時(shí)候紅色狀態(tài)的指示燈會(huì)熄滅。

2.2.3短路短延時(shí)保護(hù)

短路短延時(shí)保護(hù)能夠防止低壓預(yù)付費(fèi)裝置出現(xiàn)阻抗短路現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)裝置運(yùn)行的選擇性保護(hù)。在過流數(shù)值較大的情況下對(duì)整個(gè)低壓預(yù)付費(fèi)裝置的不利影響也會(huì)極大，為此，需在裝置運(yùn)行的時(shí)候要求短路短延時(shí)保護(hù)裝置的時(shí)間要比過載延時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間短。

2.2.4自恢復(fù)過欠壓保護(hù)（2P）

在進(jìn)線側(cè)相電壓低于欠壓保護(hù)設(shè)定值的時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)裝置會(huì)出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。在進(jìn)線側(cè)電壓恢復(fù)到常規(guī)電壓數(shù)值的時(shí)候，整個(gè)低壓預(yù)付費(fèi)裝置會(huì)恢復(fù)到常規(guī)電壓，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)合閘投運(yùn)。低壓預(yù)付費(fèi)裝置的過壓保護(hù)范圍在230-300V，整個(gè)系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置在280V，用戶可自行設(shè)定或關(guān)閉保護(hù)。在低壓預(yù)付費(fèi)裝置進(jìn)線側(cè)相電壓超過過壓保護(hù)設(shè)定數(shù)值的時(shí)候整個(gè)裝置會(huì)啟動(dòng)保護(hù)跳閘系統(tǒng)。在進(jìn)線側(cè)電壓恢復(fù)到正常電壓后，裝置可自動(dòng)合閘投運(yùn)。過壓保護(hù)的設(shè)置范圍為150-200V，默認(rèn)設(shè)置為170V，用戶可自行設(shè)定或關(guān)閉保護(hù)。

3.安科瑞宿舍預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)及選型

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預(yù)付費(fèi)基礎(chǔ)上增加了宿舍電能管理所需的各種功能，解決了高校宿舍電能管理問題。

3.2  系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)是與ADM130（進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計(jì)量箱）預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺(tái)。它是以電能管理網(wǎng)站和集中抄表軟件為主，包括服務(wù)器，通訊管理機(jī)在內(nèi)的集成系統(tǒng)。針對(duì)高校宿舍這特殊應(yīng)用場(chǎng)合研發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)控、時(shí)間管理、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費(fèi)管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

批量操作：系統(tǒng)支持對(duì)宿舍進(jìn)行批量設(shè)置，批量初始化、批量下發(fā)基礎(chǔ)電量、批量設(shè)置負(fù)控、批量設(shè)置時(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)管理。

惡性負(fù)載自動(dòng)識(shí)別控制：對(duì)不允許使用的發(fā)熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實(shí)施自動(dòng)識(shí)別控制，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負(fù)載暫停時(shí)間和次數(shù)可通過軟件設(shè)定。  

基礎(chǔ)電費(fèi)：可以設(shè)置每月給學(xué)生下發(fā)的免費(fèi)輔助電費(fèi)，覆蓋式下發(fā)，不累計(jì)。

時(shí)間控制功能：支持8個(gè)時(shí)段設(shè)置宿舍供電斷電，方便管理學(xué)生宿舍作息 。

遠(yuǎn)程售電：操作員可以通過后臺(tái)給宿舍進(jìn)行電費(fèi)充值，學(xué)生也可以通過學(xué)習(xí)卡通、學(xué)校vx公眾號(hào)進(jìn)行自助充值。

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。

遠(yuǎn)程控制：可對(duì)任意塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理 。

對(duì)接卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對(duì)接學(xué)校卡通，方便學(xué)生自助購電 。

進(jìn)三出：ADM130電表支持三回路輸出，各回路單獨(dú)分合閘、惡性負(fù)載、時(shí)控等設(shè)置。

3.3 系統(tǒng)設(shè)備選型

4.結(jié)束語

綜上所述，低壓預(yù)付費(fèi)裝置在2018年10月13日的時(shí)候被安裝在某個(gè)小區(qū)用戶所使用的低壓預(yù)付費(fèi)控制箱上，在運(yùn)行期間的過程中整個(gè)裝置運(yùn)行比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，和以往的預(yù)付費(fèi)裝置相比，運(yùn)行功能和操作容錯(cuò)率達(dá)標(biāo)。在經(jīng)過半年的運(yùn)行測(cè)試之后發(fā)現(xiàn)，低壓預(yù)付費(fèi)電能計(jì)量裝置的電能表處于正常運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)電能表數(shù)據(jù)獲取成功率達(dá)到了99.7%，報(bào)警成功率達(dá)到了1OO%的比例，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓客戶超標(biāo)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化采集，提升了低壓預(yù)付費(fèi)電能計(jì)量裝置的工作效率和管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔濤，曾超，張愛梅，低壓預(yù)付費(fèi)裝置技術(shù)研究與應(yīng)用.

• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡介：劉細(xì)鳳，女，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)?/span>預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用