一種環(huán)網(wǎng)柜智能在線檢測(cè)方案

梁俊杰

摘?要：從環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行需求和典型故障分析入手，提出了一種環(huán)網(wǎng)柜的在線檢測(cè)方案及其應(yīng)用場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)柜，在線檢測(cè)，智能配電

文章編號(hào)：2095-4085（2020）02-0023-02

1?緒論（圖1）

目前城市配電網(wǎng)電纜化率越來(lái)越高，電纜線路長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)。作為配電網(wǎng)負(fù)荷分配重要節(jié)點(diǎn)的環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)維地位顯得越來(lái)越重要。一旦環(huán)網(wǎng)柜發(fā)生故障，必然影響經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的主干線負(fù)荷和用戶負(fù)荷。傳統(tǒng)的人工巡視方式已經(jīng)不能適應(yīng)城市配電網(wǎng)供電可靠性的要求，也難以發(fā)現(xiàn)隱蔽的缺陷。

近年來(lái)，各地城市配電網(wǎng)運(yùn)維單位也引入了部分新手段用以檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜的缺陷，如紅外測(cè)溫，局放測(cè)量等手段，但是這些手段都是基于人工作業(yè)的，造成了人工作業(yè)的專業(yè)性和周期性問(wèn)題。通過(guò)測(cè)算試驗(yàn)，當(dāng)城市配電網(wǎng)電纜化率超過(guò)50%時(shí)，運(yùn)維單位的人力資源就不能滿足設(shè)備的周期性巡視和檢測(cè)了，以機(jī)器代替人力的環(huán)網(wǎng)柜在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2?典型故障（圖2）

從環(huán)網(wǎng)柜的典型故障統(tǒng)計(jì)入手，就可以了解環(huán)網(wǎng)柜的主要故障。從故障分類，環(huán)網(wǎng)柜的故障主要分為絕緣損壞和機(jī)構(gòu)損壞。其主要表現(xiàn)形式如下。

（1）環(huán)網(wǎng)柜漏氣。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前90%以上的環(huán)網(wǎng)柜是以SF6為絕緣介質(zhì)的全絕緣環(huán)網(wǎng)柜，絕緣氣體一但發(fā)生泄漏，必然造成設(shè)備短路故障。

（2）環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)軟連接處，電纜接頭，刀閘機(jī)構(gòu)軟連接處因連接軟銅排接口，電纜附件的壓接端子發(fā)熱故障。開關(guān)軟連接處，電纜接頭，刀閘機(jī)構(gòu)軟連接處因連接軟銅排接口，電纜附件的壓接端子因接頭氧化，壓接不緊常常導(dǎo)致接觸電阻過(guò)大而發(fā)生燒壞絕緣件甚至釀成火災(zāi)。有統(tǒng)計(jì)表明，50%到65%的電纜事故都是電纜接頭過(guò)熱及老化所致。

（3）機(jī)構(gòu)損壞。因環(huán)網(wǎng)柜的機(jī)構(gòu)受到潮氣腐蝕、彈簧機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期拉伸影響，機(jī)構(gòu)性能出現(xiàn)不同程度的下降，導(dǎo)致操作時(shí)發(fā)生機(jī)構(gòu)拒動(dòng)及卡澀，影響機(jī)構(gòu)活動(dòng)行程和分合閘速度。

3?運(yùn)行環(huán)境采集量分析

要找到故障的原因和做到提前預(yù)防，就要找到缺陷和故障的特征量，即要檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)各類運(yùn)行參數(shù)組合判斷，就可以得出缺陷情況和故障情況。一般而言，監(jiān)測(cè)下列參數(shù)就可綜合評(píng)估環(huán)網(wǎng)柜的綜合工況。

（1）電流、電壓——檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜負(fù)載程度。

（2）導(dǎo)電接觸部分溫度——檢測(cè)電纜接頭、開關(guān)刀閘軟連接處發(fā)熱程度。

（3）氣箱氣壓——檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜絕緣氣體的泄漏程度。

（4）環(huán)境溫度、濕度——檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)行環(huán)境。

（5）分、合閘輔助觸點(diǎn)——檢測(cè)環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)，刀閘，接地刀閘，儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的位置。

4?硬件方案設(shè)計(jì)（圖3）

因在線檢測(cè)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理大量信息，并要將處理后的信息傳送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)量大，具有突發(fā)性，動(dòng)作速度快，所以要求快速的硬件系統(tǒng)。本方案選取市面上易獲取，高可靠，價(jià)格便宜的單片機(jī)、電子元器件進(jìn)行搭接測(cè)控平臺(tái)，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查和篩選，選取以下方案。

（1）CPU模塊使用的電源電壓：DC18-72V，兼容DC24V和DC48V電源系統(tǒng)，功耗小于15W。

（2）CPU模塊使用的處理器：ARM Cortex-A8系列微處理器，CPU主頻1GHz。

（3）CPU模塊使用的系統(tǒng)內(nèi)存：512MB DDR3 SDRAM。

（4）CPU模塊使用的系統(tǒng)閃存：1GB Nand Flash，用于保存自動(dòng)化維護(hù)數(shù)據(jù)，最大可擴(kuò)展至32G。

（5）CPU模塊使用的2路10/100BASE-T 自適應(yīng)快速以太網(wǎng)RJ45 接口，內(nèi)置隔離變壓器，耐壓1500V AC。

（6）CPU模塊使用的4路RS232/485 可切換高速串口，3KV DC光電隔離，波特率支持2400bps-115200bps。

（7）CPU模塊使用的1路支持移動(dòng)、電信、聯(lián)通的2G/3G/4G全網(wǎng)通無(wú)線通信接口。

（8）CPU模塊使用的1路GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)接口。

（9）CPU模塊使用的1 路USB 2.0 HOST 接口，外部采用USB TYPE-A 型母頭，，可擴(kuò)展為WIFI無(wú)線通信接口。

（10）CPU模塊使用的1 路MINI USB調(diào)試接口。

（11）CPU模塊使用的內(nèi)部高精度RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，掉電后至少走時(shí)1年以上。

（12）CPU模塊使用的內(nèi)置加密芯片接口，可根據(jù)要求配置加密芯片及相應(yīng)加密軟件。

（13）CPU模塊使用的8個(gè)可編程信號(hào)燈，可指示每路通信口的運(yùn)行狀態(tài)。

（14）CPU模塊使用的內(nèi)置蜂鳴器，可進(jìn)行異常情況報(bào)警。

5?軟件邏輯設(shè)計(jì)（圖4）

為減輕運(yùn)維人員的巡視負(fù)擔(dān)，盡量由軟件自動(dòng)判斷缺陷類型和缺陷位置，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮自動(dòng)巡視機(jī)制和缺陷判斷機(jī)制，對(duì)自動(dòng)巡視的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與判別，對(duì)出現(xiàn)的各種異常情況進(jìn)行診斷，如果診斷出設(shè)備確實(shí)發(fā)生缺陷則自動(dòng)報(bào)警，并將缺陷信息上傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)維人員應(yīng)可直接讀取缺陷報(bào)告，且軟件需同時(shí)報(bào)告缺陷判據(jù)以方便運(yùn)維人員復(fù)核。按照數(shù)據(jù)量和運(yùn)維測(cè)量制定自動(dòng)巡視周期和發(fā)送周期，對(duì)各種配電自動(dòng)化終端進(jìn)行自動(dòng)巡視，包括實(shí)時(shí)電流，電壓，開入，開出，通信情況，定值數(shù)據(jù)等，并自動(dòng)存儲(chǔ)巡視的結(jié)果，方便事后或者遠(yuǎn)程調(diào)出檢查。

考慮到設(shè)備故障情況和事故分析的需要，軟件應(yīng)可以自動(dòng)調(diào)取終端的故障錄波數(shù)據(jù)并保存，方便運(yùn)行人員隨時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)調(diào)取故障錄波記錄，對(duì)故障進(jìn)行詳細(xì)深入的分析。

6?結(jié)?語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一套新型固體環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的各類運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線檢測(cè)和周期性自動(dòng)巡視，有效地提高了環(huán)網(wǎng)柜的巡視質(zhì)量和節(jié)省了人力資源，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率和供電可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘長(zhǎng)明，劉剛，熊炬，等.高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范措施[J].高壓電器，2011，（05）.

[2]鞏憲鋒，衣紅鋼，王長(zhǎng)松，等.高壓開關(guān)柜隔離觸頭溫度監(jiān)測(cè)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2006，（02）.