配网自动化计量终端过电压防护措施
常刚
[摘 要]通过网络自动化计量终端设备的过电压入侵，分析了网络自动化计量终端设备的过电压保护现状，研究了网络自动化计量终端设备的过电压保护对策。文章主要选择在计量终端设备正前方安装更多的过电压安全保护设备，研究和改进计量终端设备的串并联传统合作接线盒，并在传统合作接线盒的基础上改进过电压安全保护。该处理方案可对开关电源线路的安全通道、数据信号安全通道和意见反馈提供过压安全保护，可有效保证计量终端设备电磁能表的正常运行，降低电力工程维护成本，防止用电损坏。
[关键词]计量终端设备;过电压防护;电能计量
[中图分类号]TM933.4 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–02
Overvoltage Protection Measures for Distribution
Network Automation Metering Terminals
Chang Gang
[Abstract]Through the overvoltage intrusion of network automation metering terminal equipment， the current situation of overvoltage protection of network automation metering terminal equipment is analyzed， and the overvoltage protection countermeasures of network automation metering terminal equipment are studied. This countermeasure mainly chooses to install more overvoltage safety protection equipment directly in front of the metering terminal equipment. Research and improve the series-parallel traditional cooperative junction box of metering terminal equipment， and improve the overvoltage safety protection on the basis of the traditional cooperative junction box. The processing scheme can provide overvoltage protection for the safety channel of the switching power supply circuit， the data signal safety channel and the feedback， which can effectively ensure the normal operation of the electromagnetic energy meter of the metering terminal equipment， reduce the maintenance cost of the power project， and prevent electricity damage.
[Keywords]metering terminal equipment; overvoltage protection; electric energy metering
配电网是所有电力工程系统的终端设备。它直接面向终端设备用户。对供电稳定性和供电质量的要求越来越高。电力工程是人们日常生活中不可缺少的能源。供电是否可靠也成为讨论的话题。在这种情况下，电磁能配电网的自动化技术需要不断改进，使人们满足供电的稳定性。现有的配电网稳定性评价方法不能正确评价配电网自动化技术对供电稳定性的影响。配电网自动化技术对配电网供电稳定性的提高主要体现在故障处理的各个阶段，减少了相应故障处理步骤的时间，或实现了部分故障处理步骤的自动化。例如，全自动故障定位技术缩短了故障定位时间，电源开关设备的远程控制操作缩短了故障保护、网络重构和恢复的时间，同轴电缆自动化技术实现故障保护，恢复供电过程的自动化。图1为近期全网配电自动化覆盖率图，表1为部分地区覆盖率数据。网络自动化技术的应用不仅会影响长期停电，而且在故障处理中也可能导致短期停电。
配电网自动化是在信息化基础上建立起来的，它将配电设备系统的线上线下数据、配电网数据和用户数据、电网结构和自然地理图形集成在一起，形成了完善的自动化系统，实现了配电网及其设备在正常运行和安全事故情况下的监测和保护。用电控制和配电设备管理自动化，最终实现在线配电设备系统的准实时闭环控制，其目的是大大提高供电稳定性，改善电磁能质量。作为网络自动化系统的关键基础部分，网络自动化计量终端设备的过电压安全保护十分重要。自动化技术包括区域变电站自动化和配电设备变电站自动化技术。在区域变电所的关键位置安装智能系统设备，对变电所内各种电子装置和设备的主要运行参数进行及时监测、采集、分析和处理，并对各种电子装置和设备进行控制和协调。区域变电所自动化主要用于自动识别、保护区域变电所内部故障，实现供电的快速恢复。区域变电站自动化使区域变电站内部故障引起的长期停电变为短期停电。因此，系统的长期停电频率SAIFI降低，短期停电频率MAIFI增加。
为了更好地在较大范围内监控配网，必须实现变电所的智能化升级。配电设备配电站联接同轴电缆和输出功率负载，充分考虑经济因素和必要性，并不是所有配电设备配电站都能实现自动化技术。在具体运转中，只选择具有延时继电器、向线中性点和关键负载的专用型配电站开展在线升级。变电所自动化技术后，融合故障全自动定位技术，可开展远程控制故障防护，远程控制網络更新改造和迅速恢复供电系统。同轴电缆自动化技术系统依据电源开关情况、故障检验信息、网络拓扑结构分析、故障区域判断、远程控制控制指令、故障防护、配电站路线电源开关再次接入、联络开关接入等恢复非故障路线供电系统。
1 配电自动化计量终端设备过电压侵入分析
配电自动化计量终端设备的过电压主要是入侵电力网二级系统的雷过电压和操作过电压。雷击是过电压入侵二级系统的主要方式。现阶段，计量终端设备的过电压保护部分没有过电压保护部分，也没有保护设备，存在雷击入侵和设备毁坏的风险。随着网络自动化技术的普遍应用，在安装一些保护设备时，保护方式不符规范要求，旧结构不利于保护和管理，毁坏部分仍在网络上运作，短期内断电在用户断电事情中常占的占比愈来愈高，成为影响供电系统稳定性的关键因素。现有配网稳定性评价方法的一个关键缺陷是短期内断电指数值不能测算。过电压分外过电压和内过电压两大类。
1.1 外过电压
外过电压又被称为雷击过电压，空气过电压和空气中的闪电云充放电。分成直击雷过压和感应雷过压。空气过电压是由直击雷造成的，具有延迟时间短、撞击力强的特点。与雷击活动的抗压强度直接有关，与设备的电压水准不相干。因此，220 kV以下系统的绝缘层水准一般通过避免空气过电压来明确。雷击过电压的延迟时间约为几十微秒，具有单脉冲特点。直击雷过电压是雷直击电气设备设备导电性部分时产生的过电压。雷电中的通电电导体，如空架电力线路的电导体，称之为直接雷击。在雷电中，正常状况下接地装置的电导体（电力线塔等）提升电力工程，充放电带电导体，称之为还击。直击雷过电压的力度可以达到上百万伏，破坏电气设备设备绝缘层，造成短路故障接地装置故障。磁感应雷击过电压就是指在雷击电气设备设备周边的路面时，因为空间磁场的大幅度变化而不直接受雷击影响的电气设备设备（包含二次设备和通信设备）磁感应的过电压。
1.2 内过电压
电力工程系统内部运作方式变化造成的过电压，包含临时性过电压，运作过电压和谐振过电压。临时性过电压就是指电力工程系统在衔接过程后，因为高压断路器的操作和短路故障，在某类临时性稳定时产生的过电压，又被称为直流电压上升。其特点是延迟时间长，过电压倍率低，一般设备绝缘层风险小。但在高压下，远程控制传送在明确绝缘层水准层面起着关键作用。普遍的是：①满载长电力电容器效用（费兰效用）。在直流开关电源的作用下，因为远程控制满载路线电容器效用的累积，路线沿途电压遍布不同，终端设备电压最大。②不对称短路故障接地装置。三相电力线路时，若A相发生短路故障接地装置故障时，B、C相电压上升。③甩开负载的过电压是电力线路因故障忽然被甩开负载时，开关电源电势差没有立即全自动调节而产生的过电压。
操作过电压是由隔离开关操作或忽然短路故障造成的衰减系数快，延迟时间短的过电压。其特点是偶然性，但在最不好的情形下，过电压倍率高。普遍的是：①满载路线的连接和重接通过电压。②断开满载路线的通过电压。③断开满载变电器的过电压。④电孤接地装置过电压。串联谐振过电压就是指在一定的布线方式下，电力工程系统中的电感器，电容器等存储元件与直流产生串联谐振的过电压。过电压倍率高，延迟时间长的网络全自动计量终端设备包含电磁能表箱，互动式感应器，隔离开关，断路器，过电压保护构件，配电柜，电磁能表等。电气设备信息的收集主要是通过电气设备工业厂房的计量管理终端设备设备来实现的。电磁能计量组成电源电路箱是计量二次电源电路的关键构成部分。其作用是将变电器引出来的二次回路通过组成控制回路箱尾端的接线端子串联到电表接线端子上。电源电路是不是受电压保护，直接影响电磁能计量组成电源电路箱的电压和电流量。
2 配电自动化计量终端过电压保护现状分析
在此阶段，配电网线路计量终端中使用的电磁能量收集终端在室外组装。它们分布广泛，分散性强，面临着雷击或室外线路瞬时过电压的高风险。但现场勘查的大部分区域的电磁能量采集终端未安装过电压保护设备，传统的组合式接线盒没有过电压保护功能，因此，配电变压器的负荷管理终端和计量表经常被雷击损坏，这必然会导致电磁能表无法正常工作，导致电磁能表无法加载和测量，严重影响电磁能计量。同时，拆除和更换配电变压器负荷管理终端的维护工作量也非常大，造成了巨大的损坏。虽然部分电表箱已按规范要求安装了浪涌保护器，但这些浪涌保护器不是配电变压器负荷管理终端的专用浪涌保护器，难以发挥应有的实用效果。对于具有数据远程控制的管理终端，串口通信和日常线路意见反馈线路未设置过电压保护对策，传统的接线盒与串口通信和日常线路意见反馈的工作电压保护不对应，因此存在着巨大的安全隐患。
3 配电自动化計量终端过电压保护对策研究
变压器底电压侧的电力避雷器能有效地抑制计量终端的过电压，但实际抑制效果受变压器与计量终端连接线长度的影响。线路越长，过电压抑制效果越差。为了更好地实现智能仪表更精细的过电压保护，可在智能仪表前面安装末端过电压保护装置。然而，基于以上对配电网自动计量终端过电压保护的分析，暴露出许多具体问题。当时，我们针对这些问题和市场需求，开展了过电压保护对策研究，改进了传统组合配电箱的过电压保护功能。
现阶段，从新型组合接线盒的过电压保护设计来看，设计主要由三部分组成：①线路安全通道过电压保护;②数据信号安全通道的过压保护;③天线馈线安全通道的过压保护。过电压浪涌保护器主要设置在组合配电箱内，实现组合配电箱的过电压保护效果。本研究的产品模型外壳设计采用三相四线结构设计。采用三相三线制时的冗余位置可实现两种供电系统型式的兼容模式。其中，接线盒具有开关电源综合保护功能。RS485。SMA天线馈电电涌保护器。同时配合多功能仪表接线端子的可靠排序，实现开关电源连接。为线路设计的每个开关电源分别连接两个工作电压电阻器。当瞬间过电压侵入时，串联线路的两个工作电压电阻器将损坏，并且工作电压电阻器将通过瞬间过电压正确引导至地面，即使磁铁线圈不受其影响，能保持输出正常工作电压，保证连接设备连续工作，不受工作电压影响。此外，天馈安全通道通过工作电压保护将天馈控制模块的两根电极连接线与支气管连接起来。当连接地面上出现过电压和雷击时，高压会损坏支气管，将雷电电流引至地面，以确保设备的安全。
4 结束语
随着人口的增加，电力工程采集终端也得到了改进，电力工程采集终端的过电压保护也非常重要。在对策研究中，电力工程采集终端的计量联配箱是电力工程采集终端的重要组成部分，具有过压保护的计量联配箱必须在电力工程行业得到广泛应用。因此，本文在这一层面上对该方法进行了研究
参考文献
[1] 施秀文.通信电源设备的雷电过电压防护和接地措施[J].通信电源技术，2021，38（2）：114-116.
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