跌落式熔斷器智能預警裝置

于振國 李 錳 劉 海

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局）

0 引言

對常見故障信息內(nèi)容的傳輸方式進行自主創(chuàng)新和改進，開發(fā)設計了一款智能閘閥跌落預警信息設備，該裝置實時監(jiān)測系統(tǒng)斷路器、熔斷器流量數(shù)據(jù)信號，這樣可以有效減少故障檢測時間，便于快速故障檢測，減少上報，提高服務水平。

1 跌落式熔斷器問題分析

實時監(jiān)測閘閥跌落，完成數(shù)據(jù)信號檢測和常見故障報警功能，并在斷路器燒毀時立即向配電維護人員推送預警信息，合理促進配電穩(wěn)定性的提高。機械設備設計從數(shù)據(jù)信號采集、信號分析、信息內(nèi)容消息推送、配電、機器設備保障幾個方面進行分析，充分考慮必須在斷路器周圍的高壓線上放置一個收集器來收集電磁能量并將功率檢測結果發(fā)送到信號分析模塊。根據(jù)現(xiàn)場具體規(guī)定，正確率99%以上，耐壓17kV以上。在一般電壓互感器結構的基礎上，設計了一個穿刺電壓互感器，用于收集斷路器的出線電流。當保險絲熔斷時，電流量發(fā)生變化，從而提高了電流量數(shù)據(jù)信號采集的準確性。信號分析模塊是機器的心血管裝置，其穩(wěn)定性應在99%以上。嵌入式程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，適用于通訊模塊接口擴展，功能損耗低，運行時電流消耗小于50mA，休眠功能損耗小于5A。因此，單片機設計自動控制系統(tǒng)致力于解決、存儲和傳輸聚合數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，具有模塊化設計和可擴展性、可靠性和穩(wěn)定性。對于信息內(nèi)容消息推送，在設計智能閘閥報警信息內(nèi)容消息推送方法時，首先要注意的是信息內(nèi)容消息推送時間要控制在5s以內(nèi)，轉換成信息內(nèi)容的準確度要達到99%。機器設備使用GSM上網(wǎng)，根據(jù)手機短信向維修人員推送機器設備報警。為了更好地保證機械設備的連續(xù)可靠配電，不僅限于在合適的變電站和分支區(qū)域進行0.4kV配電，提出了鋰電池和太陽能發(fā)電的出路和分布。鋰電池為機械設備提供所需的工作電壓，當鋰電池電壓低于額定值時，太陽能電池板會逐漸給電池充電，設備重新工作［1］。

2 裝置主要功能和總體設計

配電線路和配電變壓器中的負載和短路故障會導致保險絲熔斷，如果沒有合理的監(jiān)督方法來監(jiān)督保險絲熔斷時的情況，供電公司將無法掌握常見故障的原因和位置。缺陷修復首先被延遲，最后會降低客戶滿意度。通常，環(huán)形變壓器安裝在外部變壓器塊中，維護斷路器安裝在高壓側，質(zhì)量差的螺栓會導致機械損壞和無法立即或自發(fā)分離的墜落，由此會毫無例外地關閉［2］。此外，由于人為因素，斷路器長期得不到維護，危及常見故障的識別和電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。如果配電線路出現(xiàn)常見故障，保險絲的漏電是主要保障措施。在泄漏的保險絲消退并堵塞后，請務必使用配備現(xiàn)場操縱桿的電動執(zhí)行器進行實際操作。眾所周知，如今大城市的輸配電塔數(shù)量普遍增加，為了應對電網(wǎng)林木、線路的矛盾，運營難度系數(shù)增加。由于安裝地點高，實際操作難度很大，如遇雨、雷、霧等天氣，運行全過程存在一定風險。根據(jù)安全閥的功能特點和客戶體驗需求，監(jiān)控系統(tǒng)軟件由相應的硬件和軟件組成，重點分為前端情況監(jiān)控、機器設備放置、后端系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法。

3 智能化監(jiān)測系統(tǒng)構建

前端定位管理系統(tǒng)監(jiān)督控制模塊由視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制模塊和傳輸數(shù)據(jù)控制模塊組成，集成了GPS定位，主服務程序的數(shù)據(jù)處理方法和消息推送由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡服務器組成。前情檢測的精準定位控制模塊主要由閘閥的智能監(jiān)控模塊組成，它由一個傳輸數(shù)據(jù)控制模塊組成，滑閥視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制模塊負責監(jiān)控滑閥情況和當前信息內(nèi)容［3］。如果出現(xiàn)路由常見故障，閘閥監(jiān)管模塊根據(jù)433W無線網(wǎng)絡連接，將常見故障信息內(nèi)容發(fā)送給數(shù)據(jù)信息控制部分。數(shù)據(jù)信息控制單元解析數(shù)據(jù)信息后，通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送至后臺管理云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，解決信息融合處理的專用互聯(lián)網(wǎng)APN。同時，傳輸數(shù)據(jù)模塊的GPS功能可以精準定位常見故障位置，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將常見故障數(shù)據(jù)信息和信息內(nèi)容發(fā)送給服務客戶。前置視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制模塊是系統(tǒng)軟件的重要關鍵之一，適用于對10kV停電斷路器的常見故障進行監(jiān)控和主動上報，選用STC12LE56系列產(chǎn)品集成IC，具有速度快、低功耗等特點。內(nèi)置專用延時電路和快速A／D轉換電源電路，可根據(jù)位置變化控制相位傳感器和角度傳感器，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制模塊是模塊化的，適用于有漏保險絲的保險絲管，當傳感器連接到熔斷器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊時，熔斷器中的熔斷器會發(fā)生變化［4］。同時，設備正在主動傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)無線傳輸重新定位適用的傳輸數(shù)據(jù)模塊。適用于傳輸數(shù)據(jù)模塊，解決并推送位置和常見故障信息內(nèi)容，方便常見故障的即時通知和準確定位。視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊采用低功耗設計方案，監(jiān)控模塊由充電電池供電。如果配電設備電源電路工作正常，則處于低功耗模式。當達到喚醒條件時（檢測到過壓時），喚醒監(jiān)控模塊的供電電路執(zhí)行數(shù)據(jù)處理方法，并發(fā)送到傳輸數(shù)據(jù)控制模塊和后臺系統(tǒng)，清除常見故障后，進入新的低功耗模式。監(jiān)控模塊配有及時報警系統(tǒng)，可按時喚醒并向傳輸數(shù)據(jù)控制模塊和后臺系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，后臺管理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常是計算機軟件。依托電子計算機強大高效的信息處理能力，對正面定位管理系統(tǒng)監(jiān)控模塊采集的數(shù)據(jù)進行研究比較［5］。同時，客戶可根據(jù)PC-Web頁面、微信公眾號、手機信息等方式實時接收常見故障信息內(nèi)容數(shù)據(jù)信息。微信公眾平臺網(wǎng)絡服務器可以根據(jù)地形圖可視化準確掌握常見故障的位置信息，也可以根據(jù)網(wǎng)絡服務器顯示路徑監(jiān)管數(shù)據(jù)信息，可以使用本軟件在服務器主板上顯示設備信息內(nèi)容，同時消息推送不正確和型號規(guī)格信息。

4 硬件設計

變壓器核心VT設計計劃包括構建和制造直接連接VT的預設計計劃，以滿足現(xiàn)場應用的特定要求。其結構和實體圖如下圖所示。為了更好地達到99%的準確率和17kV以上運行的總體目標，在變壓器的穿心式電壓互感器上測試了各種功率開關比，最后對電壓互感器進行了測試［6］。根據(jù)集成化、模塊化的功能要求，明確LPC824M201JHI33E單片機的設計是信息資源管理的關鍵，該集成IC穩(wěn)定可靠，質(zhì)優(yōu)價廉，易于開發(fā)設計。根據(jù)設計方案PCB板，打印出信號分析模塊，數(shù)據(jù)信號收發(fā)控制模塊，接收信號分析控制模塊的程序控制，采集數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，完成推／接收功能短消息。經(jīng)分析，M72D-04-NCH-LSC無線通信模塊可以立即使用當前的4G手機卡收發(fā)短信，具有體積小、功能損耗低、溫度范圍寬、抗干擾能力強等特點。同時，它集成了豐富多彩、可靠、穩(wěn)定的TCP協(xié)議，滿足低成本、高效率的要求［7］。

圖 后端技術方案架構圖

開關電源模塊采用基本的便攜式鋰電池和太陽能電池板對機械設備進行配電和運行，滿足預警信息機械設備長期現(xiàn)場使用的要求。3.8V鋰電池，手機標配1500mAh鋰電池和太陽能電池板，太陽能電池板尺寸為250mm×160mm×3mm，可充電電池太陽能電池板，工作輸出電壓為6V［8］。

5 結束語

總體而言，跌落式熔斷器智能預警信息設備改變了配電網(wǎng)常見故障信息內(nèi)容的傳輸方式，解決了維修人員因斷電無法及時獲取信息和響應的問題。此外，可以改進擴大到輸配電行業(yè)，使高壓輸電線路機械設備完成新版GMP、智能化系統(tǒng)、反射和市場推廣，基于主動服務和快速故障檢測，減少報告并提高服務質(zhì)量。