0 引言

随着社会经济的发展，对电网安全可靠供电的要求也越来越高。保电工作是供电分局的重点工作，需要保电人员现场值守。一般来说保电场所均对供电可靠性有较高的要求，一旦停电或线路缺相，必须迅速切断线路正常供电开关，转为应急电源进行应急供电。当遭遇全线停电或缺相故障时，由于没有专门的监测设备，还需要值守人员用万用表确认后，才可启用应急电源供电模式，对应急供电的时效性产生很大的影响。尤其对于缺相故障很难及时发现，往往会造成保电场所局部停电而得不到及时处理。对此，研制了一种便携式断电缺相报警装置，该装置既便于随车携带，又能够在断电或缺相时自动发出声光报警，有助于提高保电工作效率^[1-2]。

1 装置功能要求及工作原理 1.1 功能要求

在一些重要的用电场所，停电后常用发电机发电以满足用电需要，而在电网恢复供电时，则要迅速停止备用发电机工作，以避免不必要的浪费^[3]。根据现场需要，便携式断电缺相报警装置应具有以下功能：

（1）能够根据现场实际需要悬挂在合适的警示位置；

（2）线路正常供电（市电）状态下，可用相色灯监视相电压，线路发生断电或缺相故障时报警；

（3）应急电源运行状态下，市电来电或缺相恢复时发生声光报警。

根据便携式断电缺相报警装置的功能特点，形成的保电工作流程图如图 1所示。

1.2 工作原理

便携式断电缺相报警装置工作原理图如图 2所示。

（1）市电运行时，声光报警装置的控制器处于断电缺相报警状态，警示灯接通，蜂鸣器断开。市电断电或缺相故障时，自动触发继电器动作，使报警回路接通，警示灯灭，蜂鸣器报警，提醒工作人员启动应急电源。

（2）当线路停电或缺相时，自动切换至应急电源供电状态。此时备用电源运行，监测系统监测市电，市电来电时或故障排除后，触发继电器动作，警示灯亮，蜂鸣器报警，提醒工作人员恢复原运行方式。

2 装置相关设置及试验

根据供电单位的保电记录，申请保电的用户多为三相用户，因此要求断电缺相报警装置能够进行三相监测。断电缺相报警装置结构图如图 3所示。

2.1 控制器工作原理

装置的控制功能可以通过常开、常闭控制器开关来实现。相色灯（黄、绿、红）分别对应所监测线路的L1、L2、L3相，其电压取市电工作电压220 V。

（1）市电运行方式下，控制器处于常闭状态，停电或缺相时控制器断开市电电源，相色灯熄灭，报警器工作。

（2）应急电源运行方式下，控制器处于常开状态，相色灯不工作，一旦来电，相色灯亮，报警器报警。

2.2 报警器工作电源的设置

报警器在线路断电缺相时需要及时报警，因此需要给报警器单独设置电源。变电站的继电保护、自动装置、事故应急照明以及操作电源一般均采用直流供电^[4]。变电站直流系统一般采用铅蓄电池组。铅蓄电池具有成本低、安全性好、资源化利用率高等优点^[5]；但是铅蓄电池体积大质量重，不便于携带。因此采用12 V可充电锂电池组对报警器驱动，设计时在控制器负荷侧焊接1个充电器，以便锂电池组在保电过程中可以自动充电，使得该断电缺相自动报警装置可以即拿即用，不用经常单独充电，不但保证了电池组电容量的充足，而且方便可靠。

2.3 自检功能设置

为了保证便携式断电缺相自动报警装置的可靠性，需要给该装置设置相应的自检功能，即在装置安装后，在不影响正常供用电的同时，人为模拟断电、缺相等状态，检验装置是否能准确动作。

控制器在失电时会由常开状态转变至常闭状态，进而接通电池组驱动蜂鸣器报警。为实现自检功能，可以利用控制器的这一特点在装置控制器电源进线端安装1个空气开关，需自检时人为开断。此外，自检时需兼顾装置的断电报警功能和缺相报警功能，因此自检时需要分别对单相电路进行控制。为实现断电和缺相报警，设计时在每根电源线上均安装1个单匹空气开关，其元件连接图如图 4所示。

2.4 组装与试验 2.4.1 装置组装

按照原件连接图，分别对装置的各元件按照以下顺序进行组装：

（1）将警示灯与单匹开关按相序连接；

（2）将电路板与报警器和锂电池组正确连接；

（3）固定电路板及电池组，并进行绝缘保护；

（4）分相安装单匹空气开关。

组装后效果如图 5所示。

2.4.2 装置功能检测试验

试验过程中分三相动力用户保电和单相用户保电两种用电情况。

（1）为三相动力用户保电时，直接将电源线接至三相动力用户电源进线处，分别对停电、缺相报警功能进行试验检测，均达到预期效果。

（2）为单相用户保电时，需要对3个接线端子进行短接处理，仅对停电报警功能进行试验检测。检测结果为：市电正常运行下，黄绿红相色灯同时发光；停电时所有相色灯熄灭，报警器动作，与预期效果一致。

3 装置应用效果

便携式断电缺相自动报警装置多次应用于各重要活动场所的保电工作。对2017年集宁供电分局承担的45次不具备应急电源自动切换条件的保电工作情况进行统计，其中该装置应用前保电27次，应用后保电18次。通过应用前后数据对比分析，结果为：平均停电间隔时间由应用前的146.8 s，缩短至应用后的35 s；保电人员配置由3人减少至2人。

该装置的应用不但缩短了停电间隔时间，提高了保电效效率，而且减少了保电人员的数量，同时降低了保电人员的值守强度。