電力系統中配電柜體內溫濕度檢測與自動調節

謝正新

摘 要：分析、研究了配電柜內溫濕度的檢測和自動調節技術，并在此技術上提出了數據融合技術和多傳感器數據檢測技術。實際研究發現，在利用多傳感器采集數據時，使用分布圖法可以有效地降低誤差，提高采集數據的精度，在一定程度上改善了單點采集溫度、傳感器失效造成的誤差和PID控制的不足之處。

關鍵詞：電力系統；配電柜；溫濕度；自動調節

中圖分類號：TM642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0061-02

在電力系統中，配電柜中的恒溫濕度對電力系統有著重要的影響，如果溫濕度過高或過低，都會給電能配送帶來巨大的負面影響，還會對整個電網造成不利的影響，甚至引起電能爆炸。因此，在實際中要盡量使配電柜內的溫度和濕度保持恒定。而要想保證柜內的溫度和濕度處于恒定狀態，就需要對其檢測系統和自動調節系統進行分析。

傳統的PID和單點采集溫度的溫濕度控制器存在著許多不足之處，本文就在傳統研究方法的基礎上，去探索新的檢測和自動調節技術，即適當地加入了數據融合算法，并使用加濕器、散熱風扇和實時控制的加熱器。該系統由于可靠、穩定，還簡單實用，被廣泛使用在實際工作中，有良好的發展前景。

1 系統構成分析

在配電系統中，配電柜的溫室系統構成部分主要有AD轉換電路、濕度傳感器、溫度傳感器輸入電路和控制器的輸出接口。在實際工作中，為了使測量的配電柜溫度和濕度更加可靠，還需要在各個溫區控制中的典型位置處安裝傳感器。這樣測量濕度的電路就會通過HIH--3610D的濕度傳感器把需要變送的信號轉換成0～5 V的直流電壓，經過AD轉化器把8個溫區的控制信號與MCU數據進行融合，并根據各個溫度范圍內設定和測量的溫度值，選擇合理的溫度控制方式；根據算法的結果對繼電輸出器的狀態進行控制，實現對溫度和濕度負反饋的閉環控制；同時，LED還能夠正確地顯示出當前設定和測量的溫度、濕度值。

該系統的工作原理主要是：當配電柜內系統內部的溫度比設定溫度的下限還要低或者柜內的濕度值比設定的上限值還高時，系統內的單片機就會啟動雙向可控的內部干燥設備或者硅加熱；當設備內的溫度比設置的上限值高或內部濕度值比設定的最小值還要小時，系統就會停止加熱。另外，當配電柜內的濕度比排風降溫設備上限值還高時，相應的控制繼電器就會進行吸合，而排風扇也會開始工作，使空氣對流，進行散熱；當系統內部的溫度比排風降溫設定的最小值低時，相應的排風扇就會停止工作。

2 系統內部的溫濕度檢測與自動調節技術分析

2.1 融合系統溫度數據的方法

數據融合其實就是對人腦綜合處理問題的能力進行模仿，采用計算機技術對按時序取得的多傳感器觀測信息在一定的信息準則下加以自動分析、綜合、支配和使用，并以此來完成相應的決策和估計任務，從而對信息進行處理。在實際中應用數據融合理論具有一定的優越性，對有限次的數據測量進行數據融合，可以獲得比利用算數平均值算法更加準確的結果。在工作中，對電力系統柜內的溫濕度數據進行融合，可以消除各個溫區溫度測量中數據的不確定性，獲得更加可靠、準確的溫度測量結果，從而提高系統控制的性能。在某一個溫區中，當有一個或者數個傳感器失效時，不會影響到其他沒有失效的傳感器的正常工作，整個系統也依然可以依據這些沒有失效的傳感器提供的信息，來對各個溫區內的溫度獲得準確的測定。在實際工作中，引進濕度的變量不僅能夠對周圍環境的濕度進行檢測，還可以作為一個變量對溫度的輸出進行判斷。

2.2 有效地消除疏失誤差

在實際工作中，經常會由于現場的一些突發性干擾或者熱處理器件的傳送影像、測量設備自身的故障，在進行溫度測量時產生一些誤差，要對這些誤差進行消除，并消除由溫度測量中隨機干擾造成的影響。在測量溫度分布圖中，需要分析的參數有上四分位數、中位數、下四分位數和四分位數的離散程度。在這些數據中，中位數、四分位數的離散程度的選擇和測量與極值的大小沒有關系，但是卻與溫度測量中測量數據分布的位置密切相關，并且獲得的有效區間也與需要排除疏失誤差值沒有太大的關系。所以，在實際中利用數據分布圖法來獲取數據的測量，可以增強融合數據時對不確定性因素的適應性。

2.3 對溫度測量數據進行數據融合

利用配電柜內的溫濕度檢測和自動調節技術，可以在同一個時刻對配電柜的8個傳感器進行測量。在測量時，首先要按照由小到大的順序進行排列，以得到中位溫度值為23.6 ℃，上四分位數溫度為23.9 ℃，下四分位數溫度為23.2 ℃，相應的離散度是0.8.在此基礎上對數據進行融合，可以得到融合后的溫度為24.6 ℃。根據實踐經驗可知，在實際中經過融合后的數據更接近實際數據。

2.4 控制結果分析

在相同的條件下，智能型的溫濕度控制器加強了數據融合和溫濕度變量控制PID控制的實驗效果，同時根據這些數字繪制出相應的效果圖。在繪制圖中，虛線代表的是基本PID控制效果，而實線代表的是在加入融合數據和濕度之后PID的算法。根據實際情況設定相應的濕度為26 ℃，相對濕度為71%，初始溫度控制在0 ℃，測量條件控制在G（S）=50S+1.在傳統的利用PID控制溫度和濕度中，需要進行的調量較大，也需要很長的過渡時間使系統達到穩定狀態，并且需要的上升時間也較長。但增加了數據融合和濕度變量后，對溫度調節的超調量就會減低一半，需要的上升時間和穩定過渡的時間也極大地降低，并且在非常短的時間內就達到控制要求的精確度。所以在電力系統配電柜中增加數據融合和濕度變量，明顯地改善了系統對溫度和濕度的控制。

3 結束語

綜上所述，在電力系統配電柜中溫濕度檢測和自動調節技術中，利用多點數據的采集進行算法融合，并且加入濕度變量多傳感器數據融合，有效地克服了傳統濕度傳感器進行單點采集溫度控制的不足之處，也避免了使用PID控制中產生的不足之處，從而來達到控制的精確度要求。在實際工作中，明顯加大了溫濕度的控制速度，也保證了電力系統配電柜中溫濕度的恒定，在實際中應用中前景非常廣闊。

參考文獻

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〔編輯：李玨〕