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(cè)的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，分析了新型漏電檢測(cè)裝置的原理，材料的組成及閥值的設(shè)定。智能漏電監(jiān)測(cè)裝置利用太陽(yáng)能光伏做電源，同時(shí)4G物聯(lián)網(wǎng)PLC控制模塊、工業(yè)級(jí)485轉(zhuǎn)GPRS模塊的選用，提高了設(shè)備穩(wěn)定性、協(xié)議兼容性、抗干擾性和智能性。

關(guān)鍵詞：漏電檢測(cè);太陽(yáng)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(shè)備，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性有著至關(guān)重要的意義。但是變壓器本身是一個(gè)長(zhǎng)期處于負(fù)荷運(yùn)行的設(shè)備，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中必然會(huì)受到外界因素的影響，出現(xiàn)各種故障問(wèn)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(shè)備安全。

在配網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，由于種種原因10kV配變電壓器中性點(diǎn)帶電現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，導(dǎo)致變壓器臺(tái)架、外殼等設(shè)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(tái)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(guò)研制一種配電臺(tái)區(qū)智能漏電監(jiān)測(cè)裝置，發(fā)生接地故障時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警并能向運(yùn)維人員進(jìn)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(guò)對(duì)維普網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、知網(wǎng)、國(guó)家科技成果數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)專利信息網(wǎng)等相關(guān)權(quán)威網(wǎng)站進(jìn)行查新，未在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到類似專利。

百度搜索結(jié)果顯示，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有配電臺(tái)區(qū)智能漏電監(jiān)測(cè)裝置。

2項(xiàng)目原理說(shuō)明

2.1設(shè)定目標(biāo)

小組設(shè)定的目標(biāo)為：發(fā)現(xiàn)故障時(shí)間30分鐘以內(nèi)，且不發(fā)生人身觸電事件。

2.2目標(biāo)可行性分析

（1）小組成員由運(yùn)維檢修部骨干技術(shù)人員組成，對(duì)設(shè)備運(yùn)維非常了解，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠運(yùn)用方法找出存在問(wèn)題，并加以解決。

（2）除參與活動(dòng)的小組精英骨干人員，公司組織具有豐富經(jīng)驗(yàn)的老員工與電力設(shè)備高壓實(shí)驗(yàn)?zāi)苁?，?duì)設(shè)計(jì)方案與材質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析、討論、實(shí)驗(yàn)，最終對(duì)提出的方案予以高度的認(rèn)可與肯定。

（3）公司高度重視小組活動(dòng)課題，提供了充足的硬件設(shè)備支持與資金保障，保證課題順利實(shí)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(cè)手段不能滿足安全生產(chǎn)的相關(guān)要求”這一問(wèn)題，結(jié)合公司設(shè)備運(yùn)行實(shí)際和相關(guān)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，本著電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的原則進(jìn)行綜合分析、討論，提出了對(duì)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(cè)量部分借鑒了煙霧感應(yīng)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(dòng)的課題總體方案設(shè)定為：

漏電監(jiān)測(cè)設(shè)備處的惡劣的自然環(huán)境中，設(shè)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(hào)，該電信號(hào)含有噪聲，經(jīng)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換及濾波電路后得到比較精確的信號(hào)，再由A/D 轉(zhuǎn)換電路獲得數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入CPU 后，CPU 根據(jù)程序?qū)?dāng)前的電流值、電壓值、量程、電流、電壓預(yù)警值等顯示在LED上，當(dāng)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)異常時(shí)能夠發(fā)出預(yù)警信號(hào)。從而觸發(fā)短信報(bào)警功能通知運(yùn)行維護(hù)人員。

2.3.2研制的技術(shù)難點(diǎn)

（1）電源部分：是否能夠保證不間斷的提供電源

（2）信號(hào)采集及控制部分：對(duì)于從傳感器中取得的信號(hào)，應(yīng)保證傳送過(guò)程中不失真、信號(hào)傳輸過(guò)程中受到的干擾影響、采集信號(hào)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)的精確性。

（3）無(wú)線傳輸部分：能夠及時(shí)的通過(guò)短信通知運(yùn)維人員。

2.3.3方案解析

圍繞技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)整體研制方案分解，確定所需的元器件。

3項(xiàng)目實(shí)施效果說(shuō)明

小組在最佳方案的基礎(chǔ)上，分別針對(duì)裝置的各組成部分進(jìn)行對(duì)策制定，按照 5W1H 原則制定了對(duì)策表。

3.1效果檢查

使用監(jiān)測(cè)裝置后對(duì)故障發(fā)現(xiàn)時(shí)間在公司調(diào)控中心的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：

平均時(shí)間：23分鐘，且沒(méi)發(fā)生人身觸電事件，小組活動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

4項(xiàng)目推廣前景描述

小組將監(jiān)測(cè)裝置的使用說(shuō)明和維護(hù)注意事項(xiàng)以流程圖的形式做成指導(dǎo)書，并附以文字說(shuō)明，制作成標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)書。

社會(huì)效益：停電時(shí)間的減少，提高了我公司的供電服務(wù)水平，保證了用戶正常用電。使用戶對(duì)我公司的服務(wù)更加滿意與認(rèn)可。

經(jīng)濟(jì)效益：故障發(fā)現(xiàn)時(shí)間平均縮短了120分鐘，2018年配電臺(tái)區(qū)造成的接地故障67次，累計(jì)縮短134小時(shí)，故障線路平均負(fù)荷為2500KW，可為公司增加收入16.75萬(wàn)元。

避免因?yàn)槁╇娫斐傻娜藛T傷亡，具有很強(qiáng)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

5創(chuàng)新點(diǎn)、效果歸納及專利申請(qǐng)或授權(quán)情況

5.1創(chuàng)新點(diǎn)

主要功能：研制一種配電臺(tái)區(qū)智能漏電監(jiān)測(cè)裝置，發(fā)生接地故障時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警并能向運(yùn)維人員進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)：

1）高可靠復(fù)合電源技術(shù)：監(jiān)測(cè)終端采用低自放電、高比能量?jī)?chǔ)能技術(shù)，并對(duì)電源進(jìn)行耐惡劣環(huán)境設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)漏電監(jiān)測(cè)終端全壽命周期的有效供給。

2）防干擾技術(shù)：通過(guò)傳感器對(duì)電位差信息進(jìn)行高精度采集，采用硬件濾波和軟件算法相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備采集的信息準(zhǔn)確可靠。

3）低功耗技術(shù)：通過(guò)對(duì)漏電監(jiān)測(cè)終端的器件選型、運(yùn)行模式設(shè)計(jì)、電源的低功耗管理以及NB低功耗窄帶傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)漏電監(jiān)測(cè)終端的低功耗運(yùn)行。

4）定位技術(shù)：通過(guò)基于窄帶通信技術(shù)的定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)終端的定位，為用戶提供準(zhǔn)確的資產(chǎn)定位，方便用戶快速找到報(bào)警位置，降低對(duì)人員的經(jīng)驗(yàn)的依賴。

5）免維護(hù)技術(shù)：通過(guò)對(duì)電源系統(tǒng)以及終端架構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)終端免維護(hù)，降低用戶的運(yùn)營(yíng)成本。

6）耐惡劣環(huán)境使用技術(shù)：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(jí)。

本次小組成果“研制配電臺(tái)區(qū)智能漏電監(jiān)測(cè)裝置”已于2019年11月27日向國(guó)家產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了專利，并獲得通過(guò)。

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

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