用電客戶費控裝置在專用變壓器中的應用探究

熊 江

引言

用電客戶費控裝置是一種新型的電網(wǎng)管理技術，它具有自動計費、自動記錄等功能，并能通過智能電表實現(xiàn)對用戶用電量和電費情況進行實時監(jiān)控。而專用變壓器作為電能生產和輸送過程中的重要設備之一，其正常運行直接關系到整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。將用電客戶費控裝置應用到專用變壓器中，能在保證供電可靠性的前提下有效提高變壓器工作效率，從而達到節(jié)能降耗的目的。

一、專用變壓器用電客戶費控裝置技術原理

專用變壓器用電客戶費控裝置是一種基于微機控制，以單片機為核心的電力電子智能終端。它通過采集和處理用戶電量信息，實現(xiàn)對供電單位的電費管理以及對用戶電能質量進行檢測等功能，可有效地降低企業(yè)能耗成本，提高電網(wǎng)運行效率。該用電采集系統(tǒng)主要由以下幾個模塊構成：其一，用電信息采集系統(tǒng)中的系統(tǒng)主站相當于一臺具有完整功能的計算機，其數(shù)據(jù)輸入、輸出及打印均在中央控制器完成。指揮整個用電管理系統(tǒng)工作，使之能更好地為生產服務。其二，通信道部分，用于與各設備之間建立雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，并提供各種數(shù)據(jù)格式接口，使設備間能夠相互通訊。其三，采集設備，一般位于系統(tǒng)最下端，用來采集用戶用電量，如電壓值、電流值、功率因數(shù)等。同時，根據(jù)用戶需求設計相應的通信協(xié)議，將所采集到的數(shù)據(jù)傳送給上位機或服務器。

截至目前，電力企業(yè)的用電信息采集系統(tǒng)以SG186標準為主，在通信規(guī)約上主要對05、07兩種制式下的各類軟件都做了規(guī)范。當主站下達命令，從工控機開始執(zhí)行后，工控機接收來自現(xiàn)場總線的指令，經(jīng)調理電路轉換后傳輸至采集系統(tǒng)的中央處理器。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，工控機可以利用總線向遠程控制臺發(fā)送報警提示信號。此外，還可以設置“異?！睜顟B(tài)顯示窗口，以便及時發(fā)現(xiàn)異常情況。在智能控制器作用下，整個系統(tǒng)按照預先設定好的順序依次接入各子系統(tǒng)，從而形成一個完善的網(wǎng)絡系統(tǒng)，大大提高工作效率和管理水平。用電信息采集過程中，系統(tǒng)會對客戶電費繳納情況進行實時監(jiān)控，包括欠費查詢、欠費統(tǒng)計、欠費自動計費等。系統(tǒng)還會對數(shù)據(jù)記錄和報表分析，及時了解用電狀況，幫助管理人員掌握用電趨勢，制定合理用電措施。

一個合格的專用變壓器用電客戶費控系統(tǒng)應具備以下特征：其一，以安裝有電源管理裝置的專用變壓器作為供電終端。其二，具有配電網(wǎng)絡基礎建設條件（如高壓配電柜）。其三，采用先進的自動化控制技術，從而保證用電信息采集的可靠性和準確性[1]。

二、用電客戶費控裝置在專用變壓器中應用存在問題

（一）系統(tǒng)兼容性問題

不同供電公司或地區(qū)可能使用不同類型的費控裝置和通信協(xié)議，可能會導致不同系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換和管理時存在兼容性問題。在不同操作系統(tǒng)或設備界面顯示出現(xiàn)異常情況，如文字錯位、圖標缺失、顏色偏差等。此外，在某些硬件或操作系統(tǒng)上，系統(tǒng)性能無法達到要求，如：CPU頻率過低、內存過大、磁盤大小不合理、硬盤讀寫速度過慢等等，都將影響到系統(tǒng)可靠性。

（二）數(shù)據(jù)準確性問題

費控裝置的計量功能主要對電力用戶用電行為進行實時監(jiān)測，以實現(xiàn)電能質量控制和電量計算。然而，在具體的應用中，由于不同數(shù)據(jù)副本之間可能存在差異或沖突，導致信息采集設備無法及時準確地將數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，從而造成能耗統(tǒng)計與管理上的缺陷，降低了企業(yè)能源效率和經(jīng)濟效益。

（三）維護和服務問題

費控裝置作為一種電力設備，需要定期進行維護和管理，以保證設備的安全運行。在實際使用中，由于其結構較為復雜，所以很難對其實現(xiàn)全面的監(jiān)控與檢測。尤其對于電氣設備故障，維修人員往往會忽略一些細節(jié)問題，如電氣接線是否正確、開關位置選擇等，從而造成誤操作。

三、用電客戶費控裝置在專用變壓器中的應用策略研究

（一）根據(jù)客戶用電性質選擇費控模式

在用電費控模式選擇上，主要以現(xiàn)場終端自動執(zhí)行及自主站的半自動模式為主，通過對用電信息采集系統(tǒng)進行改造和升級，使用戶能實時地查詢到所需電量，并根據(jù)需要自行調節(jié)用電量。在終端執(zhí)行過程中，可以利用智能電網(wǎng)技術實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能，將采集的數(shù)據(jù)傳送至相應的控制單元，從而達到提高電能使用效率和降低運行成本的目的。對斷路器跳閘情況實行自動控制，采用集中檢測與集中處理相結合的方式來解決故障點定位問題。同時對開關狀態(tài)實施在線檢測與管理，保證了線路設備安全穩(wěn)定運行[2]。而半自動模式的應用是在原有配電自動化裝置基礎上發(fā)展起來的一種新型供電服務新模式，它克服了傳統(tǒng)配電網(wǎng)單一、分散等缺點。利用人工對費用進行統(tǒng)一計算，并通過命令傳遞實施斷路器的跳閘操作。

從原則角度來看，費控跳閘可分為兩種類型：其一，單一型，即所有的分斷回路都由一個主控室完成，只有一次或二次接線錯誤才會引起故障跳閘，這種方式具有一定的局限性，無法適應不同區(qū)域內各種負荷需求的變化，也無法滿足大規(guī)模網(wǎng)絡環(huán)境下的快速響應。其二，混合型費控系統(tǒng)，其特點是整個控制系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)構成，每個模塊獨立工作，能夠靈活配置各個分/合閘環(huán)節(jié)，且各子系統(tǒng)之間不存在相互干擾，具有較強的適應性和靈活性。因此，在費控模式選擇上，大多數(shù)企業(yè)以現(xiàn)場終端自動執(zhí)行模式為主體，采取單中心或者多中心策略。

如果要實現(xiàn)更高層次的智能化水平，還需要引入其他技術手段，例如：基于云計算平臺的綜合能源管理系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)等?？傊?，在現(xiàn)有電力市場條件下，應充分利用已有資源和技術優(yōu)勢，加快建設包括配網(wǎng)在內的各類信息系統(tǒng)，逐步構建覆蓋全社會的信息共享體系，促進用電客戶向智慧化方向轉變。

（二）終端與斷路器的連接

終端與斷路器的連接在專用變壓器用電客戶費控裝置中起著重要的作用，其工作性能直接影響到用戶對電氣設備安全運行的要求。斷路器作為配電系統(tǒng)中最關鍵和復雜的設備之一，它主要由電源、滅弧室、分斷機構、熔斷器及保護等組成，具有開關操作簡單、體積小、重量輕、壽命長、維護方便以及可靠等特點。將二者進行優(yōu)化設計能為供電公司提出準確的負荷預測并提高故障判斷能力。通過斷路器控制線路電流分布參數(shù)計算得出開度系數(shù)和合閘頻率，進而根據(jù)斷路器輸出電壓確定額定容量和安裝位置[3]。此外，斷路器還能起到一定的保護作用，在系統(tǒng)判定為短路或欠壓時自動斷開電路，防止因斷路器過載而造成不必要的損失。具體而言，終端與斷路器的連接主要有以下兩種方案：

第一，電流互感器（CT）連接。電流互感器用于測量電路中的電流。在用電客戶費控裝置中，CT負責檢測電流大小，將電路中的電流大小轉化為相應的電壓信號，傳輸?shù)劫M控裝置中進行處理和控制。在安裝或更換CT之前，確保切斷電路的電源，以避免觸電風險。將CT固定在電路負載側，通常是將CT套在電纜或導線上，并使用適當?shù)墓潭ㄑb置進行固定。之后，把CT的一端連接到電路負載側的導線上，另一端連接到費控裝置中負責接收CT信號的輸入端口，以便實現(xiàn)CT的數(shù)據(jù)采集和分析。確認CT連接牢固，應檢查輸入和輸出端口是否正確無誤，并且保證接地良好。若發(fā)現(xiàn)輸出端存在問題，可考慮重新連接，直至達到所需效果。

第二，電壓互感器（VT）用于測量電路中的電壓。它通常連接到斷路器的上游，用于獲取供電電網(wǎng)的電壓信息。VT可以提供準確的電壓測量結果，以便費控裝置能夠根據(jù)電壓水平進行相應的調整和控制。在并聯(lián)連接方式下，電壓互感器與終端和斷路器同時連接在電路中。這種連接方式適用于中高壓側，也可應用于低壓側及低壓配電網(wǎng)絡中。當選擇采用隔離開關或分線操作后，由于開關柜內設有多個支路且數(shù)量眾多，所以需對其合理設置，使之成為一個整體。對于不同規(guī)格、型號、等級和功能的設備，應分別配置專用變壓器、繼電器等電器元件。另外，在串聯(lián)連接方式下，電壓互感器位于斷路器和終端之間，而觸點位置則置于母線附近。當需要切換時，先接通斷開狀態(tài)，再切換至正常工作。無論采用并聯(lián)連接還是串聯(lián)連接方式，電壓互感器的連接應符合電氣安全標準，確保安全可靠。此外，還需注意電壓互感器的額定容量和精確度，以滿足實際應用需求[4]。

通過終端與斷路器的連接，用電客戶費控裝置能獲取有關用電負荷和電壓水平的實時數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設的策略進行相應的控制和管理。這種連接方式可幫助用戶實時監(jiān)測用電情況，并有效控制用電量，以達到節(jié)能減排和合理利用電力資源的目的。同時，它也為電力供應部門提供了管理和調度電力供應的依據(jù)，以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

（三）專用變壓器費控裝置管理重點

專用變壓器費控裝置需要準確計量供電設備的電量消耗，為保證測量精度和效率，在設計時必須考慮到電力市場中用電需求變化對電網(wǎng)運行產生的影響。通過計算電能消耗量與用電量之間的關系以及分析不同負荷情況下的電能耗損特性，將精密電能計量裝置與供電設備相連接，從而實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)采集為主、量測為輔的功能，并能根據(jù)實際情況調整電能表接線方式。該模式主要利用傳感器進行信息收集，能實時顯示用戶的用電情況。同時采用計算機或單片機等控制方法，完成各種數(shù)據(jù)處理及報表生成工作。最后還可以利用網(wǎng)絡傳輸技術進行遠程通信處理，實現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換和資源共享。

專用變壓器費控裝置應具備費用統(tǒng)計功能，根據(jù)電量消耗數(shù)據(jù)計算出相應的費用。對不同時間段和電量范圍的電費進行計算和統(tǒng)計，并生成相應的報表或數(shù)據(jù)。當用電需求量較大時，可使用專用變壓器費控軟件來自動檢測、報警，提高工作效率。當用電量較小時，可采用專用變壓器費控程序來自動調節(jié)配電開關的開度，降低能耗。此外，由于用電設備本身具有一定的負載能力，因此，可通過專用變壓器費控器設置一個電流檢測單元，用于記錄用電設備所承受電壓的高低，從而方便后續(xù)電路的改造和更新。

在控制管理過程中，可設置費用預警功能，當費用達到設定的閾值時，將啟動故障報警信號發(fā)生模塊，發(fā)出警報提示，提醒相關人員及時處理故障問題。還可以通過遠程控制方式實現(xiàn)對供電設備的開關控制，例如遠程斷電或限電功能。除此之外，用戶接口也是重要組成部分，可實現(xiàn)電源接入、通訊連接和數(shù)據(jù)恢復等多種業(yè)務功能，并提供多種增值服務[5]。

在管理專用變壓器費控裝置時，需確保其正常運行和準確計量，同時也需定期檢查和維護設備。相關維修管理人員要了解變壓器及其他設備的性能狀況和特點，掌握檢修規(guī)律和經(jīng)驗，做好日常保養(yǎng)工作。對于需要長期連續(xù)運轉的電氣設備，應定期更換油底殼和油封，保證其密封良好，防止灰塵進入。工作人員應對費控對象進行充分了解，掌握其具體的供電需求。對于用電情況、設備狀況等重要事項應詳細記錄，并做好必要的資料備份和存檔工作，從而降低用戶用電風險，使用電管理更加科學化、精細化，更好地滿足電力市場發(fā)展要求。

結束語

綜上所述，在實際應用中，將用電客戶費控裝置與專用變壓器相結合，在很大程度上優(yōu)化了電力系統(tǒng)管理和運行效率。利用用電客戶費控裝置的實時監(jiān)測和控制功能，可及時發(fā)現(xiàn)并糾正用戶非法用電行為，減少電力損耗，優(yōu)化電網(wǎng)的負荷管理和調度，提高電力系統(tǒng)的供電質量和效率。同時，專用變壓器的適應性和可靠性等特點，為用電客戶費控裝置的應用提供了堅實的基礎。在未來的優(yōu)化中，需要結合電能計量、營銷、抄表以及智能電表的相關技術，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)基于專用變壓器的節(jié)能分析診斷和能效評估。