趙海波 錢金平 倪建友 何應華 袁 鳳 湯泰來

（1.國網(wǎng)浙江海鹽縣供電公司通元供電所，浙江 嘉興 314300 ；2.浙江京禾電子科技有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 前言

目前，全社會對電量的需求與經(jīng)濟的飛速發(fā)展保持著正相關的快速增長態(tài)勢，隨著用電量需求的不斷擴大，配變的數(shù)量也與日俱增。在這樣的情況下，對配電箱的高效管理與控制的矛盾問題日益突出。許多電力設備的運行對環(huán)境都有較高要求，溫濕度過大都會對設備的正常運行造成安全方面的威脅。高溫高濕環(huán)境容易造電力設備燒壞，爬電等事故。良好的運行環(huán)境會延長電力設備的壽命以及保證表計計量的精準度，降低故障率。在現(xiàn)場，配電箱的應用環(huán)境以及表箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信息無法有效獲取并對其進行改良，由此引發(fā)的在高溫高濕天氣狀況下的設備和操作的安全風險就很大。因此，建立有效的主站平臺，利用傳感單元采集配變箱內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)用以改善其運行環(huán)境顯得尤為迫切。

2 配變箱現(xiàn)狀

配變箱的四周多有通風口，在潮濕的天氣下，配變箱內(nèi)的濕度會變得極高，由于沒有有效的除濕系統(tǒng)，這樣高濕環(huán)境容易造成爬電等事故發(fā)生。

另外，如果在配變箱門未關的情況下，里面的設備將直接暴露于外界。雨雪天氣下會導致雨水直接淋濕設備，鳥獸可隨意進入配變箱，安全意識不強的行人更可觸及設備，這些狀況的發(fā)生都有可能引起配變箱引起設備燒壞、火災、人員觸電等安全事故。

圖1

夏日是用電的高峰，配變的負載往往會一直處于過大的狀態(tài)，導致配變箱內(nèi)溫度驟升。因為沒有良好的散熱系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)，配變箱內(nèi)的溫濕度會持續(xù)維持在高溫高濕狀態(tài)，設備運作在如此高負荷的極限環(huán)境下，容易引發(fā)電力設備燒壞、爬電等事故風險。

3 電力背景

圖2

隨著電力系統(tǒng)改造的推進，智能化集抄技術的涌現(xiàn)，各級變壓器、配變箱等電力資產(chǎn)設備可監(jiān)測、可控、可巡檢的要求普及化。這在一定程度上極大的降低了需要人工去監(jiān)測、檢查的高人力成本，并加強了資產(chǎn)的可控性。雖然電力設備有著嚴苛的環(huán)境要求，但是現(xiàn)場極度復雜的環(huán)境狀況以及不可預見性，導致了電力資產(chǎn)面臨著各種事故的威脅。集中表現(xiàn)在：過于惡劣的環(huán)境加速了設備的老化；高溫高濕的天氣狀況導致爬電事故的發(fā)生；電力設備工作在溫度過高的環(huán)境下引發(fā)的火災等。由于這些電力設備缺乏獨立的實時監(jiān)測及改善機制，使得電力資產(chǎn)工作在高風險中。

4 智能監(jiān)測終端

為了降低電力資產(chǎn)的風險，提高電力資產(chǎn)的可控性，溫濕度自控門禁監(jiān)測終端就是基于此目的研發(fā)的，并建立起一套有效的配變箱監(jiān)測方案：通過對現(xiàn)場配變箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進行采樣、記錄并上傳至主站，建立起一系列長期有效的一手數(shù)據(jù)，記錄下每個配變箱的工作環(huán)境， 通過縱向和橫向的比較為以后的配變箱安裝標準提供有力數(shù)據(jù)，也可以改善配變箱內(nèi)電力設備的工作環(huán)境，延長設備壽命和降低工作風險。

和其他行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用一樣，配電箱監(jiān)控系統(tǒng)是電力物聯(lián)網(wǎng)的一個具體應用。總體架構分為感知層、網(wǎng)絡層、應用層。感知層是建立統(tǒng)一的信息模型，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的感知和表達，網(wǎng)絡層是按照標準化的網(wǎng)絡規(guī)范實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，應用層則是將數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一進行管理并且開放端口給各類業(yè)務提供數(shù)據(jù)支撐。我們所設計的智能化配電箱溫濕度自控門禁監(jiān)測終端 利用傳感單元（如：溫濕度傳感器，接近開關，后期可加攝像頭等）獲取配電箱內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信息，通過一定的網(wǎng)絡方式（短信方式）發(fā)送到指定后臺（指定電話號碼，服務器后臺），主站管理者可以實時監(jiān)控配電箱內(nèi)的環(huán)境信息，也可以在現(xiàn)場未鎖死門，以及非工作人員的非自然開門等異常狀況發(fā)生后，觸發(fā)門禁監(jiān)測模塊感應到配電箱門的非正常開啟，再利用GPRS模塊（短信方式）將消息傳送告知后臺，實現(xiàn)主站管理者與配電箱現(xiàn)場狀態(tài)進行互動，方便主站管理者對現(xiàn)場的實際情況的掌控，實時了解現(xiàn)場的環(huán)境以及配電箱的狀態(tài)。配電箱內(nèi)設有降溫排濕系統(tǒng)，通過閥值設定，當配變箱內(nèi)達到一定的溫度或濕度的時候則啟動相應的硬件設備來降溫除濕，達到另一個關閉閥值的時候則自動關閉系統(tǒng)，整套系統(tǒng)為回環(huán)控制，并且會在啟動或者關閉硬件設備的時候告知主站進行報警異常處理。若長時間處于過高溫的時候，則需要安排人員對現(xiàn)場進行處理，保護配變箱內(nèi)設備。

4.1 適應性

溫濕度自控門禁系統(tǒng)具備調制式紅外通訊功能，可通過掌機紅外通訊方式配置終端參數(shù)，在不同的地區(qū)以及環(huán)境下對應不同的配置，增加設備的適應性，亦可對儲存在終端的數(shù)據(jù)進行讀取調用。方便對終端的管理和維護。

4.2 高效性

對溫濕度自控門禁監(jiān)測終端增加地理系統(tǒng)的識別和標示，在出現(xiàn)異常時進行報警，傳遞的地理信息，工作人員根據(jù)傳遞的地理信息，在溫濕度自控系統(tǒng)無法有效解決內(nèi)部的溫濕度異常狀況時，可以通過派遣工作人員去現(xiàn)場人工緩解配變箱內(nèi)的異常狀況，起到保護配變箱的作用。

5 終端模塊介紹

如圖1所示，溫濕度門禁監(jiān)控終端主要由以下模塊：微處理器電路模塊，溫濕度模塊，接近開關模塊，電源管理模塊，電機模塊（排濕排熱），紅外通信模塊以及GPRS模塊。

微處理器模塊是信息的交換以及控制處理模塊：接收、處理和轉發(fā)相應的環(huán)境信息數(shù)據(jù)；溫濕度模塊和接近開關模塊則為終端信息采樣模塊：將感應到的數(shù)據(jù)實時傳輸至微處理器，通過微處理器控制終端的運作以及將信息上傳。其中紅外通信模塊是通過掌機設備將數(shù)據(jù)變量寫入終端中，GPRS模塊則為將數(shù)據(jù)上傳至主站平臺。

如圖2所示為微處理器的反饋控制流程，通過溫濕度傳感器的實時感應、接近開關監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，通過算法自行控制以及發(fā)出警告上傳給主站平臺。如監(jiān)測到的數(shù)據(jù)在可控范圍內(nèi)，則終端自行判斷設備的工作環(huán)境，并控制設備保持在安全的環(huán)境范圍內(nèi)，降低了人工操作的繁瑣性以及差錯性。

6 試用狀況

溫濕度自控門禁監(jiān)測終端已于2014年8月安裝在浙江海鹽縣通元鎮(zhèn)三友村10kV三友烏鴉浜30062公變配電箱內(nèi)，經(jīng)過幾個月的運行，每日能按時收到24條心跳短信。在配電箱內(nèi)高溫的情況下，自動啟動風扇進行降溫，在大霧高濕天氣下，設備自行判斷啟動除濕系統(tǒng)，在短時間內(nèi)能夠將溫濕度降低到閥值范圍內(nèi)，保護電力設備的正常運行，增加設備的壽命。經(jīng)過定期巡檢，此設備能及時上報門禁狀態(tài)以及環(huán)境情況。

7 效益作用

7.1 直接經(jīng)濟效益

配變箱內(nèi)高溫高濕的環(huán)境狀況可以通過溫濕度模塊進行自行監(jiān)測，并利用設置的回路系統(tǒng)，自控工作，改善配變箱內(nèi)的高溫高濕環(huán)境，使設備運行在合適的溫濕度下。也會通過遠程通訊模塊，GPRS或者短信方式與主站通訊。將異常信息實時上傳給主站或指定手機，避免人工的現(xiàn)場巡視維護工作，溫濕度自控門禁監(jiān)測終端具有地理信息標示，異常信息中傳遞的地理信息能及時指導工作人員快捷搶修，及時有效的處理各種異常狀況。節(jié)省了人力，物力，財力，可以避免用戶和供電企業(yè)方面的直接經(jīng)濟損失。

7.2 長期效益

實現(xiàn)長期有效的對配變箱內(nèi)部溫濕度的監(jiān)測，通過環(huán)境的監(jiān)測可以建立起長期的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測信息，對以后配變箱的改造升級以及設計的考量，提供數(shù)據(jù)支持。也為下一代的配變箱安裝以及設計標準提供一手數(shù)據(jù)。

7.3 社會經(jīng)濟效益

通過對溫濕度以及門禁的監(jiān)控，實時了解并且掌控配變箱內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，可以有效的預防配變箱內(nèi)的一系列安全隱患，實現(xiàn)人機器信息交流的可靠性以及產(chǎn)品運行的安全性。

結語

溫濕度自控門禁監(jiān)測終端可以實時了解并掌握配變箱內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)以及配變箱的門的開關狀態(tài)，當出現(xiàn)異常時，及時上報主站或者工作人員手機，對于配變箱內(nèi)設備的運行提高可靠性的指導意義。對于配變箱內(nèi)設備長期穩(wěn)定運行提供可靠保障，管理人員可以依據(jù)現(xiàn)場的溫濕度狀態(tài)以及門開關狀態(tài)，可以判定是否終端本身可以解決這問題還是需要人工去維護，降低工作人員的外出率，提高工作效率，并且在設備的運行過程中，長期建立有效的數(shù)據(jù)留存，對于后期配變箱的安裝以及設計具有指導意義。

[1]石勇，鄒永龍，章金明.新型配電箱門鎖在智能配電臺區(qū)中的應用. 湖州師范學院學報[J]，2013（03）.

[2]張羽.無線溫濕度監(jiān)控及預警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).東北大學[D]，2011.