研制配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置

付振杰

摘要：本文闡述了在現(xiàn)有的交流電源系統(tǒng)漏電檢測的基礎上的創(chuàng)新，分析了新型漏電檢測裝置的原理，材料的組成及閥值的設定。智能漏電監(jiān)測裝置利用太陽能光伏做電源，同時4G物聯(lián)網(wǎng)PLC控制模塊、工業(yè)級485轉(zhuǎn)GPRS模塊的選用，提高了設備穩(wěn)定性、協(xié)議兼容性、抗干擾性和智能性。

關鍵詞：漏電檢測;太陽能光伏;4G物聯(lián)網(wǎng)

1成果產(chǎn)生背景

1.1背景分析

配電變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的設備，對整個電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性有著至關重要的意義。但是變壓器本身是一個長期處于負荷運行的設備，在長時間運行中必然會受到外界因素的影響，出現(xiàn)各種故障問題，特別是在雷雨天氣，如果接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其安全事故的發(fā)生率變得更高，威脅人身、電網(wǎng)和設備安全。

在配網(wǎng)運行過程中，由于種種原因10kV配變電壓器中性點帶電現(xiàn)象時常發(fā)生，導致變壓器臺架、外殼等設備帶電，易發(fā)生人身觸電傷亡、漏電等安全事故。

2018年我公司共發(fā)生配電線路接地故障118次，其中，變臺避雷器故障67次，樹障9次，絕緣子故障19次，異物13次，其他原因10次。

1.2明確課題目的

小組想通過研制一種配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置，發(fā)生接地故障時能發(fā)出聲光報警并能向運維人員進行短信通知，便于巡視人員能快速發(fā)現(xiàn)故障并能起到警示作用。

1.3查新借鑒

通過對維普網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、知網(wǎng)、國家科技成果數(shù)據(jù)庫、中國專利信息網(wǎng)等相關權威網(wǎng)站進行查新，未在數(shù)據(jù)庫中找到類似專利。

百度搜索結果顯示，目前市場上并沒有配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置。

2項目原理說明

2.1設定目標

小組設定的目標為：發(fā)現(xiàn)故障時間30分鐘以內(nèi)，且不發(fā)生人身觸電事件。

2.2目標可行性分析

（1）小組成員由運維檢修部骨干技術人員組成，對設備運維非常了解，在生產(chǎn)過程中能夠運用方法找出存在問題，并加以解決。

（2）除參與活動的小組精英骨干人員，公司組織具有豐富經(jīng)驗的老員工與電力設備高壓實驗能手，對設計方案與材質(zhì)進行系統(tǒng)的分析、討論、實驗，最終對提出的方案予以高度的認可與肯定。

（3）公司高度重視小組活動課題，提供了充足的硬件設備支持與資金保障，保證課題順利實施。

2.3提出方案并確定最佳方案

小組集思廣益，圍繞“現(xiàn)有監(jiān)測手段不能滿足安全生產(chǎn)的相關要求”這一問題，結合公司設備運行實際和相關運維經(jīng)驗，本著電網(wǎng)安全可靠運行的原則進行綜合分析、討論，提出了對策方案。

2.3.1提出總方案

電源部分借鑒了道路交通警示燈;測量部分借鑒了煙霧感應器;控制回路借鑒了路燈控制電路的創(chuàng)新思路，小組將本次活動的課題總體方案設定為：

漏電監(jiān)測設備處的惡劣的自然環(huán)境中，設備要能夠穩(wěn)定可靠的工作。首先要有穩(wěn)定的工作電源，經(jīng)傳感器獲得電信號，該電信號含有噪聲，經(jīng)自動量程轉(zhuǎn)換及濾波電路后得到比較精確的信號，再由A/D 轉(zhuǎn)換電路獲得數(shù)字信號，進入CPU 后，CPU 根據(jù)程序?qū)斍暗碾娏髦怠㈦妷褐?、量程、電流、電壓預警值等顯示在LED上，當監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常時能夠發(fā)出預警信號。從而觸發(fā)短信報警功能通知運行維護人員。

2.3.2研制的技術難點

（1）電源部分：是否能夠保證不間斷的提供電源

（2）信號采集及控制部分：對于從傳感器中取得的信號，應保證傳送過程中不失真、信號傳輸過程中受到的干擾影響、采集信號在進行數(shù)據(jù)處理時的精確性。

（3）無線傳輸部分：能夠及時的通過短信通知運維人員。

2.3.3方案解析

圍繞技術難點，對整體研制方案分解，確定所需的元器件。

3項目實施效果說明

小組在最佳方案的基礎上，分別針對裝置的各組成部分進行對策制定，按照 5W1H 原則制定了對策表。

3.1效果檢查

使用監(jiān)測裝置后對故障發(fā)現(xiàn)時間在公司調(diào)控中心的SCADA系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析：

平均時間：23分鐘，且沒發(fā)生人身觸電事件，小組活動目標實現(xiàn)。

4項目推廣前景描述

小組將監(jiān)測裝置的使用說明和維護注意事項以流程圖的形式做成指導書，并附以文字說明，制作成標準化指導書。

社會效益：停電時間的減少，提高了我公司的供電服務水平，保證了用戶正常用電。使用戶對我公司的服務更加滿意與認可。

經(jīng)濟效益：故障發(fā)現(xiàn)時間平均縮短了120分鐘，2018年配電臺區(qū)造成的接地故障67次，累計縮短134小時，故障線路平均負荷為2500KW，可為公司增加收入16.75萬元。

避免因為漏電造成的人員傷亡，具有很強的社會和經(jīng)濟效益。

5創(chuàng)新點、效果歸納及專利申請或授權情況

5.1創(chuàng)新點

主要功能：研制一種配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置，發(fā)生接地故障時能發(fā)出聲光報警并能向運維人員進行短信通知，便于巡視人員能快速發(fā)現(xiàn)故障并能起到警示作用。

采用的關鍵技術：

1）高可靠復合電源技術：監(jiān)測終端采用低自放電、高比能量儲能技術，并對電源進行耐惡劣環(huán)境設計，實現(xiàn)漏電監(jiān)測終端全壽命周期的有效供給。

2）防干擾技術：通過傳感器對電位差信息進行高精度采集，采用硬件濾波和軟件算法相結合的方式，實現(xiàn)設備采集的信息準確可靠。

3）低功耗技術：通過對漏電監(jiān)測終端的器件選型、運行模式設計、電源的低功耗管理以及NB低功耗窄帶傳輸技術實現(xiàn)漏電監(jiān)測終端的低功耗運行。

4）定位技術：通過基于窄帶通信技術的定位技術，實現(xiàn)終端的定位，為用戶提供準確的資產(chǎn)定位，方便用戶快速找到報警位置，降低對人員的經(jīng)驗的依賴。

5）免維護技術：通過對電源系統(tǒng)以及終端架構的整體設計，實現(xiàn)終端免維護，降低用戶的運營成本。

6）耐惡劣環(huán)境使用技術：終端滿足-30——+60℃使用環(huán)境，滿足惡劣環(huán)境使用工況，終端具有優(yōu)異的防水等級。

本次小組成果“研制配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置”已于2019年11月27日向國家產(chǎn)權局申請了專利，并獲得通過。

回首此次活動，小組通過成功研制配電臺區(qū)智能漏電監(jiān)測裝置，創(chuàng)造性的解決了工作面臨的實際問題，提升了供電服務水平，在專業(yè)技術、管理技術、人員素質(zhì)方面得到了提升，為今后工作中解決問題積累了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻

[1]劉哲，周國慶等編著 觸/漏電保護器[M] 北京：化學工業(yè)出版社，2008.1.

[2]方昌林，徐剛編著 電氣測量儀器[M] 北京：化學工業(yè)出版社，2006.4.