电能计量箱智能管理设备的应用

方显  宫为国

摘要：最近几年来，电能计量箱的应用越发普遍，无论是在住宅建设工程当中，还是在民用电改造工程当中，都获得了广泛运用，而且随着城市化发展的推动其需求量还在逐年增长。然而当前很多电能计量箱设计依然是导线直接连接内部相关部件，这样不仅容易出现乱布线、接错线的问题，还会降低电能计量箱内电线美观度，而且在制作连接导线时还会浪费大量电线材料。另外，导线连接电能表存在窃电和用电风险，为此一些地区会要求用户安装漏电保护器，然而当前采用的安装方式很容易引发各种问题和风险，如，进线错接、窃电风险、用电安全风险等。基于此，本文针对市场上电能计量箱产品存在的问题对电能计量箱智能管理设备进行了研究，对其应用进行了分析，希望可以给相关人士以参考。

关键词：电能计量箱；智能；系统

引言

最近几年来我国电能计量系统技术在朝着智能化、网络化和数字化方向发展，供电用户管理也变得越发简单[1]。智能化电能计量系统技术有着良好的应用前景，会给我们的日常生活和工作都带来极大的推动力，再加上当前市场上的计量表箱产品存在很多不足，因此就需对电力计量箱智能管理设备进行研究，这是一项有着极大现实意义的事情。

一、当前市场上计量表箱产品存在的问题

一、当前市场上的计量表箱在高电压或大电流情况下并不能直接接入线路，而是需加装电压互感器或电流互感器。当前的计量表箱接线设计一种需用到接线端子，但接入大电流接线端子时必须要更换电能表箱，而这会增强接线难度。二、当前市场上的计量表箱观察窗缺乏面盖，很容易漏水，断路器操作孔也存在同样的问题，而这会降低计量表箱安全性能。三、当前安装市场上的计量表箱时很容易出现出线断路器和用户进线接错的问题，而一旦出现这一问题就会引发单相线串户、单零线串户、相零线同时串户及相零线接反等问题，从而导致电能计算不够准确，这样就可能引发供电企业和用户之间的冲突[2]。当前使用的错接线检测主要有两种，一种是应用特定检测设备现场对计量箱是否存在错接线进行检测，但应用这种方法需现场进行采样检测，而检测接线比较繁琐，或者需对配电线路进行断电检测，而这需要花费比较长的时间，效率不太好；另一种方法是计量箱内安装错接线检测装置，这种方法可以检测出部分错接线，但并不能检测出所有错接线，而且安装错接线检测装置会导致计量箱成本提高。所以需针对市场上计量箱产品存在的问题研究电力计量箱智能管理设备。

二、电力计量箱智能管理设备设计研究实施方案

（一）计量箱安装接线结构

计量箱安装接线结构设计改进需从以下几方面着手：一、电能表箱内安装预付费电能表，第一断路器箱内安装进线漏电断路器，第二断路器箱内安装出线漏电断路器，出线漏电断路器上连接有四路用户接线端子和大电流接线端子，通过在第二断路器箱的出线漏电断路器上安装的四路用户接线端子和大电流接线端子，采取大电流端子出线和分线端子出线结合的方式可以更好的满足不同功率需要，为用户接线使用提供方便。二、电能表箱内安装备用电能表，如若预付费电能表出现故障就可以使用备用电能表，这样会更加方便。三、安装出线、进线漏电断路器和双漏电开关后，如果一只漏电开关不能发挥作用，还有一级漏电开关能够发挥作用，这样就可以更好的确保漏电保护有效性。四、操作人员在第二箱门远离铰链的一侧安装有用于压接于第一箱门上的压紧条，采用上门压左下门的设计防窃电，第一箱门和第三箱门远离铰链的一侧需安装防盗挂锁鼻，这样可以提升安全性。第三箱门靠近防盗挂锁鼻的一侧外壁上需安装门把手，这样可以第三箱门打开也会更加容易，第三箱门外壁还需安装危险显示标志和铭牌区，这样可以为观察提供方便。

（二）漏电保护结构

漏电保护结构设计改进需从以下几方面着手：一、在计量箱体上设置上门体，同时在下方设置第一和第二门体，上门体内安装付费电能表11和备用电能表，第一门和第二门体内分别安装进线、出线漏电断路器21、31，双漏电开关可以确保在一只漏电开关不能发挥作用时，漏电开关保护也能发挥作用，这样就可以提升漏电保护有效性。二、无论是预付费电能表，还是备用电能表、进线漏电断路器、上门体、第一门体，都需安装透明防水面盖，这样既可以防漏水、为进线开关分合提供便利，还可以有效防范进水引发的漏电问题，而且透明防水面盖不需打开就可以观测计量表或是插卡。门体顶部连接采用了上门压左下门的设计，这样可以防范窃电的出现。

图1 双漏电开关保护

（二）错接线检测系统和方法

智能电能计量箱错接线检测系统主要包括两部分，一是检测控制装置，二是每个用户室端辅助检测装置，前者在计量箱内用户电能表前、表后至出线断路器、出线断路器后预装电流互感器，同时需在计量箱内预装测试底座，各点电流互感器输出和电压信号测试底座中的信号连接器相连，错接线检测装置插入到测试底座上之后，需结合后者对单相线串户、单零线出乎、相零线同时串户和相零线接反对应的错接线进行自动检测、确定位置。智能错接线检测装置需同时检测电能计量箱的三相进线电压、计量箱中所有各单相电能表回路的表前、表后、出线断路器后的电压和相零线电流瞬时值，数字信号控制器在检测控制电路当中作为主控MCU。电能计量箱中预装的各电能表进线、出线电流互感器和出线断路器后电流互感器的输出需连接到测试底座中的信号连接插座至信号连接插座上，各点电压信号只需直接和其相连即可。电能表进线、出线电压电流检测模块、出线断路器后的电压电流检测模块三者有着同样的电路结构。电压电流检测模式电路可支持双路电流、一路电压检测，而且可读出瞬时检测值专用芯片，同时还需安装小型电压互感器。至于每个电压电流检测模块电路，其不仅要实现一路电压、二路电流的检测；主控MCU通过扩展的SPI总线读取各电压电流检测模块检测的电压电流瞬时值；主控MCU通过控制总线实现各电压电流检测模块对电压、电流的同步采样、检测。电能计量箱三相进线电压信号直接连接到测试底座中的信号连接插座上，三相电压检测模块电路中设计有适合PCB安装的小型电压互感器。主控MCU通过三相电压检测模块得到基准电压矢量。键盘显示模块用于智能错接线检测装置的相关操作设置、状态与检测结果显示。主控MCU通过电力线载波通信模块与连接在用户室内电源插座上的辅助检测终端之间进行数据通信。检测开始时，主控MCU将通过电力线载波通信模块下发控制命令到辅助检测终端中，设定检测终端中的可编程电子负载的阻抗特性，检测过程中，主控MCU将通过电力线载波通信模块读回各辅助检测终端中的电压电流检测值、负载参数等数据。

图2 计量箱错接线的检测系统

辅助检测终端的主要作用就是检测因错接线而导致的相零线同时串户问题。辅助检测终端数字信号控制器作为主控MCU。辅助检测终端中的电压电流检测模块电路用于检测辅助检测终端中电子负载的电压及相零线中的电流。可编程电子负载最大功率200W，通过主控MCU，可对其编程设定为12种不同的阻抗值及阻抗角。检测开始时，辅助检测终端通过电力线载波通信模块接收智能错接线检测装置发送的控制命令，依据接收的控制命令，主控MCU设定电子负载的阻抗参数。辅助检测终端接收到读取命令后，通过电力线载波通信模块将电压、电流检测值及负载参数上传到智能错接线检测装置中。

结语

总而言之，基于当前市场上电能计量箱存在的诸多不足，再加上电能计量系统技术智能化程度的不断提升，研究电能计量箱智能管理设备研究是必经之路，该设备未来有着非常好的应用前景。

参考文献

[1]艾晨.电能计量箱智能管理设备的研发及应用[J].电子技术与软件工程,2018(16):223.

[2]张民山,马东东.一种支持先进抄表设施AMI的智能化电能计量方案[J].集成电路应用,2018,35(02):63-66.