智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计.docx

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智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计

四川省电力公司

智能电能表及用电信息采集装置安装

典型设计

第1章概述

1.1目的和意义

1.2主要原则

坚持效益与节约相结合的原则。

要兼顾技术性和经济性，注重推广应用典型设计的安全效益、社会效益，又要注重经济效益，节约投资成本，便于集中招标采购，防止过分追求高配置。

坚持实用性与先进性相结合的原则。

要采用成熟的技术和可靠的设备，确保设计方案的实用性，同时又要推广应用新技术，鼓励设计创新，确保设计方案的前瞻性。

坚持普通性与典型性相结合的原则。

既要综合考虑不同地区的实际情况，面对不同规模、不同形式、不同外部条件，在公司系统中具有广泛的适用性；又要保证方案具有一定的代表性和典型性，能够指导公司系统的设计和建设。

坚持统一性与灵活性相结合的原则。

既要保证设计标准统一，生产标准统一，又要保证模块划分合理，接口灵活，组合方案多样，增减方便，便于使用。

1.3设计依据

GBl208－2006电流互感器

GB3906－20063.6—40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备

GB7251.1－2005低压成套开关设备和控制设备第一部分；型式试验和部分型式试验成套设备

GB7251.3－2006低压成套开关设备和控制设备第三部分：

对非专业人员可进入现场的低压成套开关设备和控制设备一配电板的特殊要求

GB/T7267－2003电力系统二次回路控制、计量屏及柜基本尺寸系列

GBl0963.1－2005家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：

用于交流的断路器

GB/T14048.2－2001低压开关设备和控制设备低压断路器

GB/T14048.3－2002低压开关设备和控制设备第3部分；开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器

GB/T16936电能计量柜

GB/T17201－2007组合互感器

GB/T17215.321－2008交流电测量设备特殊要求第21部分；静止式有功电能表（1级和2级）

GB/T17215.322－2008交流电测量设备特殊要求第X部分；静止式有功电能表（0．2S级和0．5S级）

GB/T17215.323－2008交流电测量设备特殊要求第23部分：

静止式无功电能表（2级和3级）

GB50058－1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范

DL/T448－2000电能计量装置技术管理规程

DL/T614－2007多功能电能表

DL/T645－2007多功能电能表通信协议

DL/T698.31用电信息采集与管理系统用电信息采集终端通用要求

DL/T698.32用电信息采集与管理系统厂站终端特殊要求

D12T698.33用电信息采集与管理系统专变采集终端特殊要求

DL/T698.34用电信息采集与管理系统公变采集终端特殊要求

DL/T698.35用电信息采集与管理系统低压集抄终端特殊要求

DL/T825－2002电能计量装置安装接线规则

JB/T5777.2－2002电力系统二次回路控制及计量屏（柜、台）通用技术条件

JGJl6－2008民用建筑电气设计规范

JJG1021－2007电力互感器

GB4208－1993外壳防护等级（IP代码）

GB50054－1995低压供配电设计规范

GB50096－2003住宅设计规范

GB50171－1992电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范

GB50303－2002建筑电气工程施工质量验收规范

DL/T599－2005城市中低压电网改造技术导则

DL/T621－1997交流电气装置的接地

DL/T825－2002电能计量装置安装接线规则

DL/T5131－2001农村电网建设与改造技术导则

DL/T5137－2001电测量及电能计量装置设计技术规程

DL/T5202－2004电能计量系统设计技术规程

DL/T533－2008电力负荷管理终端

Q/GDW355-2009智能电能表型式规范

Q/GDW354-2009智能电能表功能规范

Q/GDW645－2009智能电能表安全认证规范

第2章总体说明

2.1设计范围

智能电能表及用电信息采集装置安装典型设计：

适用于低压用电客户单、三相智能电能表及用电信息采集装置的安装设计，设计范围包括接户线、进户线以及电能表箱内的各类设备材料的选配、技术要求等内容。

以上典型方案的设计文件包括使用说明、设备材料表和设计图，具体工程应根据实际需要有选择地使用推荐方案，可适当调整。

本次典型设计中的相关电气设备的防火、防盗与防雷保护、漏电保护及其它保护措施等方面的技术要求，不属于本次典型设计的重点内容，本书各典型方案对以上项目均未作专门的详细设计。

这些项目应在建筑、电气工程的整体设计中统筹考虑，并严格遵守国家、行业的相关规范、规程、标准的规定。

2.2概、预算编制说明

主材费按订货价或参照当期市场价，直接计入预算。

主材已招标的按照招标价格计列。

电气安装工程费采用工程所在地的统一定额。

智能电能表及用电信息采集装置安装典型设计

第1章设计说明

1.1设计范围

本设计包括低压用电客户的接户线、进户线、电能计量及用电信息采集装置安装的位置设置、基本配置、接线原则以及主要设备配置。

1.2适用场合

本设计规定了低压用电客户的接户线、电能计量及其用电信息采集装置设计原则和技术要求，适用于新建、改建、扩建电力工程中低压用电客户的接户线、电能计量及用电信息采集装置设计。

1.3设计原则

1.3.1电能计量点、采集点设置原则

（1）设置原则：

1）“一户一表”的每个电力用电客户应设置计量点，并装设用电信息采集装置。

2）计量点的设置应尽量接近客户负荷中心。

3）保证电气安全、计量准确可靠和封闭性。

4）应远离潮湿和尘土、震动大的位置。

5）应方便客户使用，及供电部门日常抄表、换表、维护等工作。

（2）设置位置：

1）分散、零星单户住宅，计量点宜设置在客户门外和院庭门外左右侧。

2）相对集中的住宅用电，其电能表安装宜采用集中安装，计量点宜设置在负荷相对集中的位置，及其他合适的位置。

3）对多层和高层住宅视不同情况而定，计量点可采用单元集中、同楼层集中或分楼层集中（即若干楼层一个计量点）方式设置，宜集中在设置在负一层至一层半之间的墙面上、配电间（井）、表计间或其它合适的位置。

具体按下列原则办理：

a）7层及以下楼房每层户数在2户及以下时，宜采用每单元集中方式设置计量点。

b）7层及以下楼房每层户数在3户及以上时，宜采用每单元同楼层集中或分楼层集中方式设置计量点。

c）7层以上楼房宜采用每单元分楼层集中方式设置计量点，每个计量点不宜超过16只表。

d）对于未安装客户服务终端的新建高层建筑，宜采用嵌入式每层集中方式设置计量点。

e）对于原已集中装设户表的高层建筑，在进行智能电能表改造时宜仍按原方式就近集中装设电能表。

4）为便于客户查询电能表数据、充值预付费金额等操作，对于高层建筑中电能表分楼层集中安装、电能表集中安装在预留竖井等电能表安装位置不便于客户操作的情况，宜装设可供客户查询电能表数据、充值预付费金额的客户服务终端。

a）客户服务终端宜单独安装在客户门口、集中安装在底楼入户大厅或其它便于客户操作的位置。

b）已装设客户服务终端的建筑，电能表宜采用单元集中、分楼层集中安装方式。

5）用电信息采集器安装在户表电能表箱内。

6）集中器的安装位置：

a）集中器需通过RS-485通信采集公变总路电能表或其它电能表的，集中器应与被采集电能表安装在同一计量箱内，或就近安装独立箱体的集中器，以便连接RS-485通信线。

b）集中器与采集器、电能表只有载波通信方式的，集中器与本台区内的电源线的任意一点连接即可实现载波通信，集中器应根据现场实际情况安装在户表表箱附近或其它便于运行维护的地点。

7）对于GPRS信号较弱的地下室，若采用15m天线仍然无法获得稳定的场强信号（≥20db），则通过RS-485通信线将采集终端或集中器移至室外或方便维护的地点。

1.3.2基本配置

（1）低压用电客户电能计量装置及用电信息装置由智能电能表、采集器、集中器、计量箱（低压电流互感器）、断路器及接户线、进户线等组成。

（2）智能电能表可选用本地费控或远程费控电能表，应具备独立RS-485通信接口或载波通信接口。

（3）采集器通过RS-485通信方式采集电能表信息，集中器通过载波通信方式采集采集器信息。

（4）对于载波通信电能表，则不需要采集器，由集中器通过载波通信方式直接采集电能表。

（5）集中器向主站上传采集数据，其上行通信通道优先选用光纤网络方式，否则选用GPRS/CDMA等无线通信方式，或MODEM等其它有线通信方式。

（6）对于分散安装的低压智能电能表宜选用具备载波通信接口的电能表。

1.3.3接线原则

（1）满足相关的保护接地要求。

（2）采集器、集中器端子座接线端钮的孔径应能容纳至少18mm长去掉绝缘的导线。

（3）电压、电流端子螺栓应使用防锈且导电性能好的一字、十字通用型螺栓，接线螺杆直径在终端工作电流小于40A时应不小于4M，工作电流大于40A时应不小于6M，并有足够的机械强度。

（4）所有设备连接线两端均应按规定使用号牌或号箍。

（5）电能表连线分别用A－黄色、B－绿色、C－红色，零线用黑色，PE线为黄绿相间色，各分相色

（6）电能表进、出线应根据容量进行选择。

城市不低于BV－6mm2铜芯塑料线。

（7）在低压电缆分接箱和金属（非金属）计量箱体要采用TN－C－S接地导线，PEN线后N线和PE线应分开连接，且中性线的绝缘水平应与相线相同，其接地电阻≤10欧。

1.4主要设备配置

1.4.1智能电能表

（1）配置智能电能表，电能表技术指标应满足相关标准、规范的要求。

（2）电能表准确度等级与电能表量程的选择参照DL/T614多功能电能表和DL/T448电能计量装置技术管理规程执行。

（3）应根据安装、使用环境，选用适用于不同工作温度范围、湿度要求及海拔高度的不同类型电能表，其型式、功能应满足国家电网公司的规定。

（4）为满足用电信息采集的要求，电能表应具备红外接口和符合DL/T645—2007通信规约的RS-485通信接口或载波通信接口。

1.4.2断路器

（1）进线总路断路器

1）三相宜采用三相四极断路器，需满足负载电流和可能出现的最大短路电流选择相应的断路器

2）进线断路器应按照箱内实际表位和每户用电容量计算、选配参照住宅负载系数按表。

表5-1负荷同时系数表

按单相配电计算时所连接的户数n

按三相配电计算时所连接的户数n

负荷同时系数K

3

1.0

2

6

0.95

3

9

0.90

4

12

0.80

5

15

0.75

6

0.70

8

0.65

10

0.58

12

0.5

（2）户表出线断路器宜选用双极断路器。

1.4.3集中器

1.4.3.1功能配置

表5-2集中器功能配置表

序号

项　　目

必备

选配

1

数据采集

电能表数据采集

√

状态量采集

√

交流模拟量采集

√

直流模拟量采集

√

2

数据管理和存储

实时和当前数据

√

历史日数据

√

历史月数据

√

重点用户采集

√

电能表运行状况监测

√

公变电能计量

√

3

参数设置和查询

时钟召测和对时

√

终端参数

√

抄表参数

√

其他（限值、预付费等）参数

√

4

事件记录

重要事件记录

√

一般事件记录

√

5

数据传输

与主站（或集中器）通信

√

中继（路由）

√

级联

√

数据转发（通信转换）

√

6

本地功能

运行状态指示

√

本地维护接口

√

本地扩展接口

√

7

终端维护

自检自恢复

√

终端初始化

√

软件远程下载

√

断点续传

√

1.4.3.2技术参数

表5-3集中器功能配置表

序号

参数名称

单位

标准参数值

1

额定电压

V

220/380±20%V

2

额定频率

Hz

50

3

耐热阻燃温度

底座、上盖、端盖

℃

650±10

端子座

℃

960±15

4

接线柱压力特性

电压、电流接线端子

N

≥60

辅助端子

N

≥10

5

液晶屏

窗口尺寸

mm

≥60×60

分辨率

pixels

160×160

工作温度

℃

－25～＋70

6

环境条件

最高温度

℃

＋55（遮蔽）/＋70（户外）

最低温度

℃

－25（遮蔽）/－40（户外）

相对湿度

%

遮蔽5～95，户外10～100

大气压力

海拔4000m以下

kPa

63.0～108.0

7

消耗功率

非通信状态总功耗

有功功率≤10W（整机）

视在功率≤15VA（整机）

电压线路功耗

VA

≤0.5（单相）

电流线路功耗

VA

≤0.25（单相）

8

时钟电池

寿命（断电）≥5年

9

远程通信模块

制式

GPRS有线网络电力线载波其他

与主站通信协议

Q/GDW376.1-2009

10

本地通信模块

制式

载波其他

通信协议

Q/GDW376.2-2009

11

通信接口

红外

个

1

RS485

2路（可扩展3路）

RJ45

个

1

12

本地维护接口

个

1

13

时钟准确度

对时误差

s

≤5

走时误差

s/d

＜1

显示误差

s/d

≤2

14

存储容量

MB

≥32

15

平均无故障工作时间（MTBF）

h

≥7.6×104

1.4.4采集器

1.4.4.1功能配置

表5-4采集终端功能配置表

序号

项目

必备

选配

1

数据采集

电能表数据采集

√

2

数据管理和存储

实时和当前数据

√

历史日数据

√

历史月数据

√

3

参数设置和查询

时钟召测和对时

√

终端参数

√

抄表参数

√

其他（限值、预付费等）参数

√

4

事件记录

重要事件记录

√

一般事件记录

√

5

数据传输

与主站（或集中器）通信

√

中继（路由）

√

数据转发（通信转换）

√

6

本地功能

运行状态指示

√

本地维护接口

√

7

终端维护

自检自恢复

√

终端初始化

√

1.4.4.2技术参数表

表5-5采集终端技术参数表

序号

参数名称

单位

标准参数值

1

工作电源

V

220/380

2

额定频率

Hz

50

4

耐热阻燃温度

底座、上盖、端盖

℃

650±10

端子座

℃

960±15

5

辅助端子接线柱压力特性

N

≥10

6

环境条件

最高温度

℃

＋55（遮蔽）/＋70（户外）

最低温度

℃

－25（遮蔽）/－40（户外）

相对湿度

%

遮蔽5～95，户外10～100

大气压力

海拔4000m以下

kPa

63～108

7

非通信状态总功耗

有功功率≤3W视在功率≤5VA

8

通信接口

红外

个

1

RS485

个

≥2

9

远方通信模块

制式

载波（窄带/宽带）

数据传输误码率

≤105（窄带/宽带载波）

通信协议

Q/GDW376.2—2009

10

时钟准确度

对时误差

s

≤5

走时误差

s/d

＜1

11

抄表数量

块

1～32

12

存储

KB

64

13

平均无故障工作时间（MTBF）

h

≥7.6×104

1.4.5计量箱

（1）电能计量箱最高观察窗中心线距安装处地面不高于1.8m，单体电能计量箱下沿距安装处地面不低于1.4m。

墙面安装时，整体组合计量箱下沿距安装处地面宜不低于0.8m。

（2）箱体全封闭设计，箱盖及箱体开口处应具备防雨设计，进出线部位应能密封，并有防水紧固设计。

箱体应有通风口设计，具有良好的散热功能。

箱体材料具有绝缘阻燃、耐高温、耐老化、耐冲击、防腐防潮防酸的特性，应具备防尘、防火、防潮等功能。

（3）箱体应有专用铅封孔、过线槽等配套设置，箱盖上下部均设有铅封孔。

（4）箱体可方便的固定在墙面或用抱箍固定在电杆上，箱体上下左右均应设置敲落孔，敲落孔内侧加装能固定的活动挡板。

（5）户内安装防护等级不低于IP30，户外不低于IP54。

（6）单表位计量箱应满足以下要求：

1）采用悬挂式（嵌入式）安装方式，满足户外安装条件。

2）进线开关操作手柄及电能表出线开关手柄均外露，但须加装防护门（盖）。

3）观察窗透明并带有保护门，观察窗下方应有客户标记框。

（7）多表位计量箱应满足以下要求：

1）进线开关操作手柄及电能表出线开关手柄均外露，但须加装防护门（盖）。

2）应分别设置进线室、计量室、出线室，并能分别加锁或加封。

各室可按横式、竖式、混合式排列。

3）计量室各观察窗下方和出线开关操作手柄最近处均应有客户标记框。

4）计量室内预留低压采集器的安装位置。

5）箱体内布线宜用线槽方式。

（8）箱内各电器之间以及它们对外壳的距离，满足电气间隙、爬电距离以及操作所需的间隔。

相邻单相电能表，垂直中心距应不小于250mm，水平中心距应不小于150mm或侧面水平距离应不小于30mm；电能表外侧距箱壁不小于60mm。

（9）电能计量箱宜有统一的警示和提示用语、图案、颜色、字体等。

（10）箱体材料可选用金属或非金属。

户外安装金属材料宜选用无磁性不锈钢板，厚度不低于1mm，外表面应有保护涂履层；户内安装金属材料可选用冷轧钢板，厚度不低于2mm。

非金属材料应选用环保可回收、可再生的材料，厚度不低于3mm，如阻燃ABS、聚碳酸酯等。

采用冷轧钢板制作的零件，优先采用热镀锌钢板。

材料选用参见下表。

表5-6计量箱箱体材料选用参照表

计量箱种类

安装场所

环境条件

材料种类

材料厚度（mm）

单体非金属计量箱

户内

-20℃～60℃

阻燃ABS

2．5～3．5

户外

-40℃～80℃

PC

2．5～3．5

-20℃～60℃

阻燃ABS

2．5～3．5

整体组合非金属计量箱

户内

-20℃～60℃

阻燃ABS

3．0～4．0

单体金属计量箱

户内

-20℃～60℃

冷轧钢板

1．5

户外

+40℃～80℃

不锈钢板

0．8～1．0

铝合金板

2．0～2．5

整体组合金属

计量箱

户内

-20℃～60℃

冷轧钢板

1．5～2．0

铝合金板

2．0～2．5

户外

-40℃～80℃

不锈钢板

1～2．0

铝合金板

2．0～2．5

1.4.6接户线、进户线

（1）接户线、进户线可采用电缆、绝缘铜芯线、绝缘铝芯线，截面配置应充分满足所供负荷的用电要求。

接户线、进户线可选用铝芯绝缘线、铜芯绝缘线、铜芯电缆、铝芯电缆，根据线材规格、负荷大小选配线缆。

电缆配置详情见表1-7至表1-10。

（2）当采用电缆进线时，应将电缆及电缆头牢固固定在计量箱进线处。

采用导线进线时，宜采用穿管敷设，其穿线管插入箱内进线开关室内不小于20mm并可靠固定。

（3）箱式变压器低压出线宜采用电缆敷设方式。

1）从箱变分别敷设一根低压电缆到多层建筑每单元。

2）从箱变敷设一根主电缆到多层建筑的某单元,在适合的位置设置电缆分支箱,由分支箱出电缆到其他单元。

3）对高层建筑宜采用一根或多根预分支电缆。

（4）杆台式变压器低压出线可采用低压电缆或架空绝缘导线敷设方式。

1）采用电缆敷设方式时与上述箱式变压器低压电缆敷设方式1）相同。

2）如采用架空绝缘导线敷设方式,原则上采用一栋多层建筑敷设一组接户线（三相四线或三相五线方式敷设）。

表5-7铝芯绝缘线配置表

导线截面（mm）

所供户数

备注

视用户确定截面

9户及以下

根据所接低供电线路的相别选用规定颜色的导线，其中零线为黑色，PE为黄绿相间色

50

10-14户

70

15-28户

120

29-42户

150

43-56户

表5-8铜芯绝缘线配置表

导线截面（mm）

所供户数

备注

视用户确定截面

9户及以下

根据所接低供电线路的相别选用规定颜色的导线，其中零线为黑色，PE为黄绿相间色

35

10-14户

50

15-28户

70

29-42户

120

43-56户

表5-9铜芯电缆配置表

导线截面（mm）

所供户数

备注

视用户确定截面

9户及以下

根据所接低供电线路的相别选用规定颜色的导线，其中零线为黑色

50

10-14户

70

15-28户

120

29-42户

150

43-56户

表5-10铝芯电缆配置表

导线截面（mm）

所供户数

备注

视用户确定截面

9户及以下

根据所接低供电线路的相别选用规定颜色的导线，其中零线为黑色

70

10-14户

120

15-28户

150

29-42户

185

43-56户

1.5方案组成

1.5.1模块划分

根据智能电能表及用电信息采集装置安装典型设计范围和装置的特点，将本设计划分为电能计量箱安装模块、电能计量箱表位模块、电能表模块、通信采集模块，接（进）户线模块。

（1）电能计量箱安装模块

根据电能计量箱安装种类划分为：

悬挂式（嵌入式）、.落地式。

（2）电能计量箱表位模块

根据电能计量箱表位的多少可划分为单相1、2、4、6、9、16等表位电能计量箱以及三相直接式单表位、三相带CT单表位计量箱。

（3）电能表模块

根据目前智能电能表的种类可划分为：

远程费控485电能表、远程费控载波电能表、本地费控485电能表、本地费控载波电能表

（4）通信采集模块

根据采集器、集中器的通信方式分为：

载波方式和485通讯方式等。

（5）接（进）户线模块

根据接户线、进户线接线方式分为：

单元电缆接线方式、主线分支电缆接线方式、单元绝缘架空线接线方式、主线分支绝缘架空线接线方式、单元绝缘架空线、电缆混合接线方式、主线分支绝缘架空线、电缆混合接线方式。

1.5.2典型方案模块组成列表

典型方案分为悬挂式（嵌入式）、.落地式两大类，按模块组合成15种典型方案，具体见下表：

表5-11典型设计方案

序号

方案编号

适用范围

方案组成

电能计量箱安装模块

电能计量箱材料模块

电能表模块

采集方式模块

接（进）户线模块

1

D-01

具备悬挂（嵌入）式安装条件的低压单相用电客户，分散、零星单户及多层、高层建筑同楼层集中、分楼层集中或单元集中安装均适用

悬挂（嵌