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集约智能化安全电力计量表箱探讨

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《农村电工》2018年第3期

随着坚强智能电网建设推行和电能智能化应用的全面开展,新产品的不断出现和应用,引申出新的管理思想、高效率的管理手段和技术,从而对电能计量的管理流程及实施运维提出了新的要求;目前,保障电能计量装置的计量精确与安全用电防护和规范化管理已逐渐落后于电网智能化建设步伐,而作为承载电能计量装置器具的计量箱却将担负着重要作用,因此计量箱的集约化、安全智能化将是电力企业有效保障电能计量器具计量精准、安全作业的最强护盾。

一、表箱应用现状

随着生产技术的提高,电力企业使用的计量表箱从电胶木、铁皮壳、塑料、不锈钢表箱到热塑性塑料表箱等的更新换代,但都存在着安全隐患和设备智能化弱的特性:1)材质:易老化、腐蚀,防火性差等;2)装拆表:操作步骤繁杂,导致接线反接、漏接及接线混乱等;3)运行环境:表箱内没有对温湿度、开关等的监测;4)防窃电:表箱内无磁场干扰检测设备、箱外及表计无封印或封印简陋、开箱锁简单甚至无锁、无身份认证识别等;5)智能化程度低:大部分属机械化人工管理或智能化低下,无法随时掌控箱内外的运行状况。由于上述这些安全隐患和技术应用的低下,将难以保证箱内的计量器具计量的精准度和安全用电、有秩用电、供电可靠性。

二、集约智能化安全电力计量表箱设计

电力企业当前应用的表箱,管理信息化程度低,智能化应用更是少之又少,作为一个承载电能计量精准计量器具的设备,它应发挥出真正意义上的坚强护盾作用,而不仅仅只是一个物理防护的箱体,只起遮风挡雨作用;为此当前使用的计量表箱已不能完全适应新形势下的电力企业科学智能化和规范化管理,而集约智能化安全电力计量表箱设计是依据现有表箱存在的安全缺陷及隐患、智能化低下及未来电力业务管理需求来设计的一款高端安全计量表箱。集约智能化安全计量表箱是承载电能计量装置及电力附件设备和应用电子化产品的一体化表箱,是采用射频技术、防伪技术、传感技术、密码技术共同完成计量箱对电力计量装置计量精准度的保护和提供科学信息化管理的方式,从而有效管理供电和用电的安全性、可靠性、有秩性,提高电力企业的社会公众诚信度与亲和度。

1.表箱结构

集约智能化安全电力计量表箱材质方面采用阻燃聚碳酸酯(PC)注塑成型,箱底采用高强度阻燃工程塑料(ABS)注塑成型,箱体设计具有绝缘、耐高温、耐老化、抗冲击、防腐、防潮、防水、安全可靠,对用电计量装置采用全封闭管理,具有封闭计量回路、防范窃电、易抄表等功能。集约智能化安全电力计量表箱大体分为主控区、附件区、表计存放区、外接服务区,其结构如图1所示。集约智能化安全电力计量表箱集电能表、互感器、开关、加密RFID封印、图像采集、安全模块、在线监控传感、温湿计于一体的表箱,其主要功能及作用包括:1)费控监控(拉合闸);2)强磁场感应(防偷窃电);3)智能化集成终端(拍照签名);4)档案信息更新与收集;5)用电数据自动采集;6)外接用户充值、信息查询;7)温湿在线监控;8)表计安拆装简化(避免了相位接反、短接等情况)。

2.表箱主控区功能

表箱主控区是对电表的使用安全、数据采集存储、状态监测等进行控制的核心区。1)安全方面:主控区采用指纹及人脸识别技术来验证现场施工人员及日常运维人员的合法身份,验证通过后才能进入主控区进行相关业务操作,防止了非授权人员非法使用;同时相比于输入密码的方式及钥匙锁而言,流程更为简易,安全方面更为可靠严谨,保障了表箱的安全访问和使用。2)数据采集存储方面:可接受上位机用电采集系统或自动化采集系统下发的指令并验证该指令来源的真伪和可靠性,再将此指令下发至对应电表,执行业务操作;同时主控区也具备对箱体内的电表进行实时、定时的数据采集和存储,替代现有的机械式采集器,自动信息化程度更高、功能更强。3)状态监测方面:因温湿度、磁场、拉合闸等因素引发的用电安全已在各网省都有出现,且趋势已是逐年递增,已成顽症。现行的解决方式只依靠人为的日常巡检加人为经验判断,这就造成了工程浩大、成本增加、效率低下!而集约智能化安全表箱采用传感技术实时监测表箱区的内的温湿度,当温湿度超过了设定的阀值时,自启风机进行降温除湿,同时对箱体内的磁场进行强弱感应,一旦发现超过阀值,立即通过主控区向主站平台发出警告,以方便运维人员锁定故障表箱即时进行问题分析和处理解决。4)日常运维方面:在此方面可起到工作监督、工作量化考核、规范现场作业等运维指标的考核。其原理是:预先录入运维人员的人脸识别图像,并存储于加密主控器中,每当运维人员进行例行巡检、装拆表、防窃电检查、抄表等现场运维作业时,主控器采集当前人脸图像并与预存的图像进行比对,如符合,则进行签名/签到,并依据当前运维人员拥有的权限对该表箱进行权限内的各区域操作,并记录访问日志与操作日志;如发现现场异常或恶意破坏的非法操作,主控器会将此警报事件上报于主站系统。5)事件上报:主控区会将发生的各种事件按访问事件、异常事件、警报事件的类别进行每日上报及重点警告事件即时上报;以做出对应的应急处理方式,避免安全事故的发生及经济上的损失。

3.表箱附件区

此区主要是放置断路器和互感器,以保障电源接入根源的正确性和对总线、分线电源的控制,以方便随时接入计量装置或对应急情况下的断电紧急处理;同时也对互感器进行保护,杜绝非授权人员私自调整互感器的变比所造成计量计算错误,从而避免电力公司经济上的损失。

4.表计存放区

此区主要是集中将所属线路台区区域段内的用电户电表安装放置在一起,以方便进行管理,此区有两个功能:1)在该区域内置传感设备实时监测现场的温湿度,当温度过度会向主控区发起警报,由主控收到信息后,向表计存放区发起降温及抽湿指令,以启动表区风扇进行处理;2)在该区域内置传感设备实时监测区域范围内的磁场强弱,当磁场的变化引起了电能表计量精度的界线后,传感设备会向主控区发起警报,由主控区再即时将该警报上报于主站平台,以便运维人员即时到场处理,减少经济损失同时也维护电能计量的有序性,起到防窃电的作用。

5.外接服务区

此区是利用安全计量表箱现有的设备及特性,服务于精确电能计量核算之外的电力企业正能量宣传与电力政策发布的渠道,扩展了电力企业的宣传方式及对电力设备的有效使用;它是通过集约智能化安全表箱的主控区和外接服务区,对外提供多种外设接口,如USB口、千兆网络口、WIFI等,以方便电力企业对该表箱所辖的区域内提供各种服务与宣传,其主要功能包括:1)外接小区充值缴费服务终端:居民区的用电户可直接进行充值缴费,还可查询用户用电情况及营业报装(增/减容)、新增、拆除、临时用电等业务申请工单的进度;2)外接入电力企业日常企业形象平台:进行正能量电能应用宣传及电力信息政策发布,停复电线路与台区等重要信息,从而有效拉近与用电力户的亲密度,融入用电户的用电生活中。通过此区的应用,能更亲近于民众并服务于民众,同时赋予民众对于业务工单处理进度的监督权,树立电力企业的正面形象。

6.安全机制

在安全方面的保护机制采用的是硬加解密的密码技术,它是保障信息安全的核心关键技术。目前整个电力行业都已采用费控安全模式,对此集约智能化安全电力计量表箱的主控区在设计方面也遵循同样的规则,主控区加入具备对称、非对称等加密算法的安全模块,将所有或重要或敏感信息都以加密方式进行处理,以确保接收、发送的数据信息都是实时的、可靠的、安全的;对接收到的数据包进行安全模块内的解密并执行相应指令操作,对发出的数据也进行安全模块内的加密模式进行加密,防止传输过程中受的截取、篡改、重放等网络攻击,同时也防止主控区数据的拷贝,预防电表计量数据的泄密。

三、总

集约智能化安全电力计量表箱通过采用密码技术、传感技术、射频技术、人脸识别、图像采集等技术,对电能计量表箱存在的安全隐患进行实时监控和上报处理,并对现场运维人员的合规现场操作规范、工作量统计等进行有效监督与管制,保障电力计量装置计量的精准性与现场运行环境的可靠安全性。

作者:李国旗;顾翔;夏信

农村电工杂志责任编辑:张雨    阅读:人次