供电公司创新型QC成果报告国优案例 - 配电运检专业 - 图文

供电公司创新型QC成果报告国优案例 （研制时间继电器延时合闸装置）

日本供电公司 配电运检室富士山QC小组

一、小组概况

日本供电公司配电运检室配电QC小组现有人员14名，平均年龄31岁，是一个充满朝气与活力的团队。QC小组成员具有一定的专业技术水平，并且在实际工作中积累了比较多的工作经验，对问题有较高的解决能力。近年来，QC小组以科技创新为主线，大力开展技术革新、管理创新等活动，在建设智能电网、维护配网运行过程中，发现并解决了配网运行检修中的许多难题，为公司做出了较大贡献。

小 组 概 况 表

小组名称 所在部门 富士山QC小组 配电运检室 注册日期 小组类型 2018-1-12 创新型 发布人 组 长 作者A 作者B 本小组质量管理（QC）成果指导与推荐者：冯忠奎 18853385681 注 册 号 ZD/QC-2019-105 活动次数 30 活动时间 2019年 1月-11月 小组格言 姓 名 作者A 作者A 作者C 作者D 性别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 女 男 男 化繁为简，把善小理念化为行动 年龄 43 43 28 42 40 35 28 27 25 26 30 25 26 文化程度 本科 专科 本科 专科 专科 专科 本科 硕士 硕士 硕士 本科 硕士 硕士 职务及职称 高级工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 技 师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 高级工程师 助理工程师 助理工程师 小组职务 顾 问 顾 问 指 导 指 导 指 导 组 长 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组内分工 技术指导 技术指导 技术指导 具体实施 具体实施 具体实施 具体实施 具体实施 数据分析 数据分析 数据分析 数据分析 具体实施 小 组 成 员 作者E 作者F 作者G 作者H 作者K 作者L 作者T 作者R 作者M - 1 -

作者S 男 26 硕士 助理工程师 组 员 具体实施 二、提出课题 2.1课题的提出

日本供电公司配电运检室现有317个低压配电台区、457台公配变压器，承担了东京城区近12余万用户的电力供应、管理和抢修服务工作。配电台区设备运维管理、停送电管理、事故处置、停电检修等任务繁重复杂，其中停送电管理一直是供电系统运行中的薄弱环节之一。

约占85%的配电变压器安装有失压脱扣器，不具备自动合闸功能，实际使用中存在误跳闸及跳闸后不能及时合闸的缺陷，不但给用户带来诸多不便，也给供电公司造成损失。在需要恢复供电时，工作人员必须到每个配电室逐一送电，基本的送电操作流程如图2.1所示。

图2.1 配电运检室抢修人员送电操作流程

制图：作者S 2019年1月18日

（1）辖区停电线路恢复送电调查情况

查阅2018年1月份-2018年12月份配电运检室配电抢修班的值班、运行以及抢修记录，QC小组成员绘制了配电运检室停送电情况统计表，如表2.1所示。

表2.1 2018年1月份-2018年12月份配电运检室停送电情况统计表

月份 1 2

停电次数 24 30 安规规定能重合的次数 16 16 属于停电检修次数 8 20 - 2 -

人工送电次数 24 30 人工单次送电 平均用时（min） 30 32 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总计 32 34 26 44 50 46 30 32 44 46 438 14 11 12 18 29 33 20 17 20 25 231 18 23 14 26 21 13 10 15 24 21 213 32 34 26 44 50 46 30 32 44 46 438 38 40 29 28 36 36 32 38 28 36 33.6 制表：作者H 2019年1月22日

通过对停送电情况进行调查，我们发现故障性停电是231次，占总停电次数的52.7%，按照《安规》规定，开关可以重合一次，如果有合闸装置就可以快速恢复送电；由于没有远动合闸装置，全部需要人工去现场合闸，单次送电平均用时33.6分，而实际在配电室操作时间仅3~5分钟，绝大部分时间都浪费在路上。 （2）同行停电线路恢复送电调查情况

为了进一步了解目前线路全线恢复送电用时情况，QC小组对临淄、周村、博山、淄川、高新区客户服务室管辖线路所带低压线路恢复送电时耗用时间进行了调查统计。

表2.2 同行低压线路送电耗用时间统计表

单位名称 东京配电运检室 临淄客户服务室 周村客户服务室 博山客户服务室 淄川客户服务室 高新区客户服务室 平均值 随机抽取线路条数 5 5 5 5 5 5 5 全线恢复送电平均用时（min） 146.4 123.2 112.8 136.6 112.1 114.4 124.25 制图：作者F 2019年1月28日

从统计表中我们可以看出：日本供电公司6个配电单位管辖线路所带低压线路恢复送电耗用时间平均值约为124.25分钟。

大线停电后全部恢复供电需要2-3个小时，增加了工作人员的劳动强度，延长了停电时间，降低了供电可靠性。而且，由于送电时间过长，用户电话咨询和投诉事件明显增多，影响了公司形象。我们知道送电是一项简单的重复性劳动，耗时又耗力，因此我们富士山QC小组志在改善这一现状。

结论：

如何缩短低压线路送电时间是亟需解决的问题 - 3 -

2.2确定课题

目前各地市供电公司主要采用以下几种方式对待失压跳闸问题： 1、增派人员与车辆及时进行恢复送电

目前各归口单位管辖的低压台区数量很多，设备繁多复杂，对送电人员的专业技能要求很高，培养一名合格的操作人员需要很长时间。一旦遇上检修停电与故障停电，大量繁重的送电操作会对送电人员造成巨大的心理压力，时间一长容易出现各种误操作，危及设备及人员的安全，单纯的增派人员与车辆虽然能够减小单位人员的操作量，但同时造成了人力物力的浪费。 2、采用厂家的自动开关失压脱扣重合闸装置

自动开关失压脱扣重合闸装置是在开关上安装控制装置，当失压检测先于开关位置检测动作，且无过流速断检测、跳闸脉冲检测、手动分闸检测的脉冲，同时开关位置检测到开关确实在分位置，电源质量检测检测到电源质量也符合要求时，条件判断电路按照延时设定时间延时后输出合闸脉冲，经驱动电路驱动自动开关的合闸线圈执行重合闸。但是这种设备价格造价比较昂贵，运行维护费用高，并且逻辑关系复杂，对软件硬件要求都比较高，自身的运行可靠性难以保证。 3、拆除失压脱扣器的失压线圈

拆除失压脱扣器的失压线圈后，低压总开关在变压器失压后不能自动断开，在恢复供电时，变压器存在带负荷合闸的情况，违反《安规》。 4、开发远程合闸系统

开发一套实现“遥控”功能的远控合闸系统至少需要投资上百万，并且至少配备一人24小时不间断值班，而且系统升级维护费用高昂，一旦厂家转移业务或关闭，系统只能废弃。即使利用远程合闸系统，全线恢复送电也得10分钟，仍对用户用电产生不良影响。 5、研制低压开关失压智能重合闸控制器

2018年日本公司临淄客户服务室鞠乡QC小组研制了低压开关失压智能重合闸控制器，他们的控制系统采用单片机处理实现智能重合，采用LCD显示运行状态包括手车位置，断路器状态，以及设定的合闸时间，同时用于显示设置界面。制作该控制器需要使用Protel设计原理图和PCB图，外出加工印刷电路板，购买和焊接电子元器件，通过计算机编制控制程序并下载到控制板中。可见这个控制器科技含量比较高，造价也不菲，运行的可靠性还有待实践的检验，大量的推广存在一定的难度。

那么有没有一种

更简单 更可靠 更经济 更快速 自动合闸装置

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小组成员分析了该自动合闸需要实现的功能：在不改变当前设备的前提下，当大线停电需要恢复送电的时候，该装置低能够实现低压断路器能延时闭合，类似于工作人员到现场按一下合闸按钮。通过深入分析，我们期望研制的合闸装置与手动按钮的合闸回路并联，当大线重新有电这个条件满足之后，合闸装置经过一个短暂的延时发出一个合闸信号，然后断开，模拟手动按钮按下（接通）又弹起（断开）这个过程。

时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器，是简单程序控制中的执行器件，当它接收了启动信号后开始计时，计时结束后它的触头进行开或者合的动作，从而推动后续的电路工作。它的延时性能在设计范围内可调，从而方便的调整它的延时时间长短。因此，利用时间继电器研制可调延时合闸装置是在理论上是可行的。

经过调研，目前还没有应用时间继电器来解决失压脱扣问题的先例，经过综合考虑，最终，我们小组确定本次QC活动的课题：

研制 时间继电器延时合闸装置

2.3 课题查新

2019年1月，小组成员作者H、作者K到山东齐林电力设备有限公司、济南、青岛等科技市场进行了课题查新，发现目前市场上尚无应用时间继电器来解决失压脱扣问题的先例。，请看课题查新报告。

表2.3 课题查新报告

查新项目名称 查新机构 市 场 调 研 文 献 检 索 时间继电器延时合闸装置 山东理工大学图书馆 查新人员 查新时间 作者H 作者K 2019年 1月 查 询 过 程 通过在济南和青岛的市场上调研，小组成员发现目前解决失压脱扣问题的产品有：备自投装置、自动重合闸装置、广州欧姆龙自动重合闸用电保护器、低压开关失压智能重合闸控制器，但都不是采用时间继电器实现延时合闸。 （1）查新范围：中国期刊全文数据库、中国学术期刊网络出版总库、国家科技成果数据库、中国电力科技成果数据库、中国专利全文数据库 （2）查新点：采用时间继电器实现延时合闸，解决失压脱扣问题。 经查新表明，目前市场和网上尚无应用时间继电器来解决失压脱扣问题的装置 制表：作者H 2019年1月30日

查新结论 - 5 -

三、设定目标 3.1课题目标

课题 目标 成功研制时间继电器延时合闸装置

为了保障配网的安全稳定运行，小组成员共同确定课题的关键目标参数是动作正确率，要求：

目标

研制时间延时合闸装置成功

关键目标参数

目标值 正确 动作率

99.99% 图3.1 目标值分解

制图：作者F 2019年2月6日

另外，我们对要研制的装置提出了四个技术要求，相应的量化值见下图。

目标

时间继电器 延时合闸装置

成功

技术要求

可靠动作次数 整机造价 快速动作

量化值 ≥10万次

≤200元 15秒全送电

图3.2 目标值分解

制图：作者F 2019年2月7日

在研制延时合闸装置之前，小组成员通过向设备管理班组与运维人员调查了解，针对延时合闸装置提出了4个安全性要求：

1、当线路正常检修停电时，变压器失压，低压断路器能够可靠跳闸，当电源侧来电时，经过设定时间低压断路器自动重合。

2、当线路设备出现故障时，断路器可靠跳闸并且不会自动重合。 3、当手动分开低压断路器时，断路器可靠不重合。

4、操作手柄打至远方时，手动控制回路断开，此时继电器控制回路不受影响，依然能够可靠动作。

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3.2目标可行性分析

（1）技术方法评估

自动重合闸装置在输电线路和配电线路上运用广泛，技术成熟，其工作原理及工作流程将为我们研制时间继电器延时合闸装置提供依据和参考。

（2）小组活动实力评估

表3.1 可行性分析依据表

分类 目 标 理论研发 人员 实践操作 依 据 小组成员均为大学以上学历，其中硕士研究生六名，具有丰富的科研经历与学术成果。 小组成员均具有丰富的一线工作经验，实践能力与动手能力强。 本课题已被配电运检室作为重点科技项目，申请经费5万元，该装置研制成功后将在东京城区推广应用。 与山东齐林电力设备有限公司达成合作协议，他们将为小组提供专业技术指导。 结 论 可 行 资金 资金落实 可 行 合作 达成合作协议 可 行 设备 设备选型与质量 各组件经过国家认证，并在电力系统内部以及各个行业广泛应用并获得好评。 可 行 制表：作者H 2019年2月10日

经过综合评估，QC小组确认：

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目标可以实现

四、提出方案并确定最佳方案 4.1确定方案 4.1.1提出方案

结合实际工作中在应用其他设备时认识到的优缺点，小组成员运用头脑风暴法针对失压脱扣问题进行了综合分析，为了从根本上解决这个问题，本着安全可靠、现场实用性强的原则，提出了以下四个方案。

方案Ⅰ：利用时间继电器实现延时合闸 方 案 方案Ⅱ：利用自动开关失压脱扣合闸装置 方案Ⅲ：利用单片机、DSP等芯片控制合闸 图4.1 课题初步方案

制图：作者L 2019年2月12日

4.1.2选择方案

针对上述三个方案，小组成员进行了激烈的讨论，综合考虑可靠性、安全性、经济性三方面，对三种方案进行具体的分析评估，如表4.1所示。

表4.1 课题初步方案分析表

验证 结果 检验人 是否 采用 方案名称 指 标 验证过程 方案 Ⅰ： 利用时间继电器实现延时合闸 继电器在电力系统广泛应用，是简单程序控制的执行元件，功能齐全。时间继电器作为辅助元件用于各种保护及自动装置中使被控元件达到所需的延时，在保护装置中用以实现主保护与后备保护的选择性配合。动作灵敏，延时比较精确，2月10日，小组成员作者L对时间继电器延时误差进行了试验，试验结果见表可靠性 4.2，由表可知，最大延时误差是0.25s（延时整定5s），当延时整定10s～15s时，误差在0.05～0.09s，几乎可以忽略不计；适应环境温度范围广（-20℃～40℃）；有各个电压等级（直流220V、110V、48V、24V，交流110V、127V、220V、380V）可供选择。 2月11日，小组成员作者T调研到工业用时间继电器是按照国标GB/T 18908.1-2002生产的，安全质量过硬，触点动作次数可达10万次，可经受适应配电室、箱变恶劣工作环境，小组成员作者K利用单片机开发板设计了测试继电器能否可靠动作的试安全性 验装置，给继电器整定延时12s，程序中设定3000次接通继电器的电源回路，对接通合闸回路的次数进行计数，经过10个小时之后，发现3000次都接通了合闸回路，可靠动作率100%，试验后检查触点无明显变化，说明触点非常耐用。 可靠作者B 性高 采用 安全作者G 性高 - 8 -

经济性 2月12日，小组成员作者M在日本和济南市场上调研了时间继电器市场价150-200元。 经济作者K 性优 可靠作者K 性好 不 安全作者G 性好 经济作者K 性差 可靠作者K 性差 不 安全作者S 性差 经济作者M 性差 采用 采用 方案 Ⅱ： 自动开关失压脱扣重闸装置 2月13日，小组成员作者S调研厂家成型产品，发现该装置具可靠性 有失压检测、开关位置检测、跳闸脉冲检测等检测环节，逻辑关系较为复杂，对软件硬件要求比较高。 安全性 2月14日，小组成员作者S发现该类型产品已经大量上市，符合相关产品国家标准。 2月14日，小组成员作者S发现该类型产品价格昂贵，市场价格1000-3500元不等。 经济性 方案 Ⅲ： 2月15日，小组成员作者K调研发现，采购对应型号芯片进行工艺与逻辑关系复杂，对于高温环境易出现程可靠性 编程制作电路板，序错误甚至死机,雷击后易烧坏电路板。 利用单片机、DSP等芯安全性 2月15日，小组成员作者K调研发现，在恶劣工作环境下软件硬件易出现问题造成误操作。 片控制合闸 经济性 2月15日，小组成员作者K调研发现，芯片价格150-200元，整套装置成本价格在500元左右。 制表：作者M 2019年2月16日

表4.2 继电器主接点延时整定值误差试验结果

整定时间 (s) 1.5 1 0.5 0.2 整定值 误差 (s) ±0.15 ±0.08 ±0.06 ±0.05 整定时间 (s) 5 3.7 2.5 1.2 整定值 误差 (s) ±0.25 ±0.15 ±0.15 ±0.11 整定时间 (s) 10 7.5 5 2.5 整定值 误差 (s) ±0.30 ±0.25 ±0.20 ±0.17 整定时间 (s) 20 15 10 3 整定值 误差 (s) ±0.05 ±0.09 ±0.05 ±0.02 制表：作者L 2019年2月10日

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4.1.3确定方案

通过综合评估以上三种方案，为了保障配网的安全，可靠性指标是最重要的，方案Ⅲ采用的是自己制作的电路板，可靠性难以保障，不予采用；方案Ⅱ是成熟的产品，可靠性和安全性有保证，但是价格昂贵，不是最优方案，不予采用；综合考虑可靠性、安全性、经济性，QC小组最终得出结论：

结论： 4.2最佳方案的确定 4.2.1最佳方案分解

采用方案Ⅰ：利用时间继电器实现延时合闸 继电器 工作电源 时间继电器 延时合闸装置 分压电阻 投切压板 外 壳 连接导线 图4.2 最佳方案分解图

制表：作者L 2019年2月16日

4.2.2第一层分解 1、确定继电器

为了清楚的认识延时重合装置最重要的部件——继电器，我们小组成员首先集中学习了继电器的基本知识，对继电器有了一个初步的了解。继电器按作用原理可以分为：电动式继电器、感应式继电器、电磁式继电器、电子式继电器、机械式继电器。

目前应用最广泛的是电磁式继电器，多用于接通、断开控制回路，触头容量较小，故不需要专门的灭弧装置,也无主、辅触点之分，电磁式继电器的吸合时间与释放时间为0.05～0.15s。相比于其他继电器，具有应用范围广、安全可靠、价格低廉、适应性强等优点。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ozet.html