浅谈低压预付费装置原理及其应用

赵丹

安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：计算机技术和网络技术的快速发展改变了传统的电力抄、核、收模式，以往的纯手工模式逐步被信息化、自动化技术所替代，电力营销抄、核、收环节的先进技术应用兴起，有效提升了电力营销管理工作效率。低压预付费装置就是一种依托技术发展起来的电力装置。为了能够更好地促进我国电力事业发展，文章结合低压预付费装置开发项目基本内容，现就新野县供电公司投入应用的低压预付费装置原理和系统构成、功能技术问题进行探究。

关键词：低压预付费装置；远程费控；

在社会经济的快速发展下，新野供电公司所属专变用户、综合变大用户全部安装了低压预付费装置，实现了本地或远程费控功能。低压预付费装置及配套管理系统的打造为新野供电公司的电费回收、预防电费风险提供了非常有效的技术保障。低压预付费装置的应用需要随着时代发展不断优化，2016年，新野供电公司对低压预付费装置智能表进行改造，但是在改造中出现了费控终端、三相智能表与原有预付费装置的控制部分功能不匹配的现象，且在远程拉闸或合闸时有使用缺陷，导致生产效率低、生产过程容易出错。为了能够解决这个问题需要结合公司制定的电费回收、预防电费风险计划对原有预付费装置进行改造、升级。

1.低压预付费装置原理概述

低压预付费装置是根据市场需求而开发的集电能计量、防窃电、预付费功能于一体的新一代预付费电能计量控制装置。适用于交流额定频率50Hz、额定电压0.4Kv、额定电流20-4000A的电力用户使用，具有用户“先买后用”的预购电控制功能和分时计费控制功能。

在系统运行的过程中成果装置包含脉冲控制器、小型断路器、电动操作机构、智能化控制电路等系统。低压预付费装置的动作工作主要是通过电能表的预付费控制功能来实现，预付费电能表的控制端的输出电压在220V左右，在欠费状态下能够输出0的低电平。在低压预付费装置运行的时候整个信号脉冲控制器工作处于一种自动化运行状态，整个电能表的控制输出高出之前的电平数值，信号脉冲控制器在电量充足的时候可以进行合闸操作，这个时候如果整个电能表欠费输出低电压控制信号，信号脉冲控制其能够执行分闸操作。在低压预付费完成之后需要对整个控制器的运行情况进行控制，在电能表输出高电平合闸信号之后，信号脉冲器会进行自动合闸操作。在信号脉冲控制处于手动操作状态的时候分闸操作状态和自动模式基本相同，合闸操作需要以手动的方式进行。

2.低压预付费装置改进分析

2.1改进后的预付费装置控制系统

新型预付费装置控制逻辑图如图1所示，与原有预付费装置不同之处在于，新型预付费装置中新增了一个信号脉冲控制器以及将原有的交流接触器更换为了带锁扣功能的交流接触器，其他不变。

改进后的预付费装置控制系统技术参数如下所示。额定工作电压：AC230V，AC400V。额定电流：63A、80A。欠、过压保护特性（2P）过电压动作值：275（±5%）V。欠电压动作值：165（±5%）V；自动分合操作时间：<2s；上电延时时间：5s（上电5s内不响应任何控制信号，开关保持断电时的原有状态。在合闸或分闸状态相线泄露电流（静态工作电流）<0.2mA，分合控制端口工作电流＜1mA;周围空气温度的上限不超过+40度（下限不低于-51度；24h内平均值不超过+35度，安装地点的空气相对温度在上限温度为+40度时不超过50%，在湿月的月平均下限温度不超过+25度：时相对湿度不超过90%，并考虑到因温度变化发生在产品表面上的凝露。装置使用场所的污染等级为2级。安装场所的外磁场任何方向均不超过地磁场的5倍。装置采用TH35-7.5型钢安装轨安装于配电箱、配电柜或盒中。

新型预付费装置的工作原理是：系统发出合闸或分闸指令时，三相电能表或费控终端会产生一个变化的信号，信号脉冲控制器收到此信号时，产生一个正向直流源或反向直流源作用于锁扣式交流接触器，锁扣式交流接触器依据直流源的极性进行线圈锁止或解扣，从而实现费控功能。在整个过程中，只有合闸或分闸时，锁扣式交流接触器的线圈才会有电压施加，时间很短，所以，基本可以不考虑功耗、发热，从而提高装置的稳定性、可用性。

图1 新型预付费装置控制逻辑图

2.2装置系统功能

2.2.1过载长延时保护

新型预付费装置在较短时间内出现的过载现象一般不会对线路造成损坏，但是从实际操作情况来看，保护线路在出现断路器过载较长的时候，整个系统的延时和保护动作操作时间也会更长，过载长延时保护动作会在时间的推移下不断减少。新型预付费装置运行还和动作时间整定数值存在密切关联，在线路中电流超过1.2倍动作电流整定值Ｍ后经过相应延时断路器可靠脱扣。随着过载电流变大，动作时间逐渐减小。相同过流值出现时，过载长延时保护动作时间整定值的整定值越小动作时间越短。动作时间与过电流的对应关系满足过载长延时保护的要求。

2.2.2预付费的控制

新型预付费装置动作功能的实现深受电能表预付费控制，预付费电能表的控制端在常规状态上的输出电压为220V，在欠费状态下会输出0V低电平。在整个信号脉冲控制其工作模式处于一种自然状态的时候，电能表控制输出情况超过高电平，信号脉冲控制器在通电的状态下会进行合闸操作。在这种状态下如果电能表欠费输出的是低电平控制信号，信号脉冲控制器执行的分闸操作。在费用缴纳之后，局方可以下发合闸命令，电能表在输出高电平合闸信号之后整个信号脉冲控制器则是需要以手动的方式来完成。控制电平状态断路器上存在指示灯，控制电平为高电平220V的时候红色指示灯会亮起，在控制电平为低电平的时候红色状态的指示灯会熄灭。

2.2.3短路短延时保护

短路短延时保护能够防止低压预付费装置出现阻抗短路现象，实现对整个系统装置运行的选择性保护。在过流数值较大的情况下对整个低压预付费装置的不利影响也会极大，为此，需在装置运行的时候要求短路短延时保护装置的时间要比过载延时保护动作时间短。

2.2.4自恢复过欠压保护（2P）

在进线侧相电压低于欠压保护设定值的时候整个系统装置会出现跳闸的现象。在进线侧电压恢复到常规电压数值的时候，整个低压预付费装置会恢复到常规电压，且能够实现自动合闸投运。低压预付费装置的过压保护范围在230-300V，整个系统默认设置在280V，用户可自行设定或关闭保护。在低压预付费装置进线侧相电压超过过压保护设定数值的时候整个装置会启动保护跳闸系统。在进线侧电压恢复到正常电压后，装置可自动合闸投运。过压保护的设置范围为150-200V，默认设置为170V，用户可自行设定或关闭保护。

3.安科瑞宿舍预付费系统及选型

3.1 系统结构

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有预付费基础上增加了宿舍电能管理所需的各种功能，解决了高校宿舍电能管理问题。

3.2  系统功能

AcrelCloud-3100学生宿舍版预付费云平台是与ADM130（一进三出）或ADF300L（多回路计量箱）预付费电能表配套的云平台。它是以电能管理网站和集中抄表软件为主，包括服务器，通讯管理机在内的集成系统。针对高校宿舍这一特殊应用场合研发，主要实现电能监控、时间管理、恶性负载管理、预付费管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

批量操作：系统支持对宿舍进行批量设置，批量初始化、批量下发基础电量、批量设置负控、批量设置时控等，方便学校进行统一管理。

恶性负载自动识别控制：对不允许使用的发热电器（如电炉、热得快、电热杯等）实施自动识别控制，发现这些发热电器自动断电。恶性负载暂停时间和次数可通过软件设定。  

基础电费：可以设置每月给学生下发的免费辅助电费，覆盖式下发，不累计。

时间控制功能：支持8个时段设置宿舍供电断电，方便管理学生宿舍作息 。

远程售电：操作员可以通过后台给宿舍进行电费充值，学生也可以通过学习一卡通、学校vx公众号进行自助充值。

远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。

远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理 。

对接一卡通支付：系统支持中间库，接口等方式对接学校一卡通，方便学生自助购电 。

一进三出：ADM130电表支持三回路输出，各回路单独分合闸、恶性负载、时控等设置。

3.3 系统设备选型

4.结束语

综上所述，低压预付费装置在2018年10月13日的时候被安装在某个小区用户所使用的低压预付费控制箱上，在运行期间的过程中整个装置运行比较稳定，没有出现异常现象，和以往的预付费装置相比，运行功能和操作容错率达标。在经过半年的运行测试之后发现，低压预付费电能计量装置的电能表处于正常运行状态，现场电能表数据获取成功率达到了99.7%，报警成功率达到了1OO%的比例，实现了对低压客户超标数据信息的自动化采集，提升了低压预付费电能计量装置的工作效率和管理水平。

参考文献

[1] 崔涛，曾超，张爱梅，低压预付费装置技术研究与应用.

• 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

作者简介：赵丹，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为预付费系统的研发与应用