防潮控溫技術在配電系統中的應用

摘 要：近些年來，電力配電網得到飛速發展。隨著經濟快速發展，為了保證供電可靠性，大力發展配網通信和配網自動化技術。設計防潮控溫系統，通過通信技術傳輸采集的數據至主站進行處理，保證配網設備正常運行，特別是對于沿海地區的配電網具有重要意義。

關鍵詞：電力；配電環網柜；防潮溫控

引言

隨著我國經濟的快速發展，為了提高供電可靠性，環網柜在電力系統中得到廣泛應用，已成為電力系統的重要設備。然而環網柜主要安裝在室外，長期的風吹日曬，容易使內部運行溫度過高，加快設備絕緣老化，對電力系統安全運行造成影響；在空氣潮濕時，尤其是雨季和冰霜融化的季節，室外環網柜內潮濕凝露積水，易導致直流二次回路對地絕緣電阻下降，嚴重者絕緣電阻下降到零，從而形成直流正電源或負電源接地。如果造成直流兩點接地，則引起直流保險熔斷，保護拒動，甚至損壞設備，嚴重威脅電網的安全運行，環網柜受潮使端子排螺絲和連接片生銹，使二次端子接觸不良，也同樣會使電流回路端子發熱甚至開路，造成保護拒動，引起事故。針對這兩個問題，電力系統一般會安排工作人員定期巡視，但環網柜分布廣，數量多，維護工作量巨大。

1 防潮控溫系統的組成

本套環網柜防潮控溫系統由四個部分組成：上位機軟件平臺、通信管理機、無線測溫終端、無線溫濕度調節控制終端及紅外手持終端。

無線測溫終端的數據傳輸采用無線通信方式，減少了有線連接通道，解決了絕緣、布線問題，實現對單點溫度的測量。無線測溫終端每5秒鐘采集一次數據，當發現溫度變化超過閾值，直接或通過數據中繼模塊傳送給通信管理機，否則每5分鐘就會自動上傳一次溫度數據，從而極大提高電池的使用壽命。

無線溫濕度調節控制終端可實時監測環網柜內的溫濕度情況，根據傳感器的信息，通過凝露算法，智能控制加熱器、排氣扇和半導體制冷裝置進行驅潮，破壞發生凝露的條件，減輕運行巡視人員的工作量，對供電可靠性的提高將起到重要的作用。而且，終端配置配置有無線通信模塊，可通過ZigBee 2.4GHz無線網絡，將相關信息上傳至通信管理機。

通信管理機重點發展各種集約、高效、智能的信息匯總、信息標準化和信息安全接入技術，通過ZigBee模塊從控制終端的接收數據并向其發送控制命令，采用GPRS向上位機軟件平臺的應用服務器主動上傳監測數據、向web服務器接收和發送命令；用于接收控制終端監測的工作環境和狀態信息，進行規約的轉換。

上位機軟件平臺是一款集成有實時監測和在線控制功能的軟件平臺，包括應用服務器、web服務器、數據庫服務器和本地客戶機。應用服務器主動接收通信管理機發送的監測數據，并保存到數據庫服務器；數據庫服務器用于保存臺賬信息、實時數據、歷史數據；web服務器為本地客戶機提供web服務器、向通信管理機接收和發送操作命令；本地客戶機通過瀏覽器訪問web服務器呈現臺賬數據、實時數據、歷史數據和向web服務器發送接收監控命令。

值班人員可以通過該平臺，向各個防潮控溫終端發送指令，包括主動查詢當前各環網柜運行環境及各設備的在網狀態和工作狀態、手動控制終端制冷模塊、智能防潮控溫方式的切換等等。與此同此，軟件平臺可將大量的數據信息繪制成圖表，進行存儲，記錄并保存一系列的SOE事件，為方便專業人員查詢，進行研究。

環網柜防潮控溫系統是從控制終端數據監測、數據接收、實時顯示、異常判斷到輔助操作控制的決策過程管理。其信息化系統以環網柜環境實時數據為核心，以輔助分析決策應用的管理工作平臺。環網柜防潮控溫系統由系統管理、臺賬信息建立與維護、實時數據顯示、歷史數據呈現、SOE事件管理及系統幫助等六個模塊組成。

2 防潮控溫系統的通信傳輸

ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低復雜度、低數據傳輸速率、低成本的雙向無線網絡通信技術。它主要用于近距離無線連接，適合于自動控制、遠程控制、遠程抄表領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。它有自己的無線電標準，不僅包含了IEEE 802.15.4強有力的無線物理層所規定的省電、簡單和低成本等優點，而且增加了邏輯網絡、網絡安全和應用層，強有力地支撐了無線技術的應用，因此，ZigBee技術常用于無線傳感器網絡的應用，可以在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。而這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。本系統采用ZigBee技術作為底層通信方式，上層可利用GPRS通信無線上傳。

GPRS網絡為通用移動通信系統GSM（GlobalSystem for Mobile Communication）網絡的升級結構，可以看作是在原有GSM電路交換系統基礎上進行的業務擴展，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS突破了GSM網只能提供電路交換的思維模式，通過增加相應的功能實體和對現有的GSM基站系統進行部分改造來實現分組交換，使用戶數據傳輸速度得到很大提高，GPRS的傳輸速率最高可達171.2kbit/s。配電終端一般通過串行通信與GPRS模塊連接，目前比較常見GPRS模塊內置了TCP/IP協議，用戶可以直接進行透明的數據傳輸，不用再考慮復雜的網絡協議。在配電網自動化系統中，利用GPRS通信可以在不方便建立專用通信線路的場合發揮它的作用。光纖通信設備覆蓋的配電網設備可改用光纖上傳，保證傳輸帶寬、避免時延、保證傳輸可靠性。

3 防潮控溫的原理

半導體制冷是利用溫差電效應（帕爾貼效應）的一種制冷方法，它與壓縮式、吸收式等機械制冷在原理和設備方面都不同。它具有體積小、無噪聲、無污染，可靠性高，易于恒溫控制及數據采集等特點。

環網柜體結構應保持密閉，平臺軟件對集中器和柜內控制器上傳的溫濕度信息，進行相似度的提取，判斷是否出現封堵故障。封堵不嚴會導致柜內溫濕度發生改變，并使得室內溫濕度趨于室外環境，這是故障識別的理論依據。通過對這兩類信號進行分析，提取出溫濕度的特征量，從而判別配電網環網柜柜門在運行過程中是否封堵不嚴的故障。

4 結束語

本系統采用無線傳感器網絡作為數據傳輸的通道，各個終端成為網絡上的節點，組網簡單，便于維護。采用手動/自動方式控制制冷驅潮裝置的運行，方便運行人員隨時隨地對設備的運行狀態進行干預，真正實現信息的雙向交互。通信管理機作為通信網絡與監測設備之間的接口設備，承擔著數據匯總的任務，利用GPRS與光纖結合的通道，實現與上位機的互聯互通。主站人機界面友好，其功能模塊是按供電企業具體需求來設計。

連江縣位于福建沿海地區，臺風多、雨水多，該應用取得很好效果。環網柜防潮控溫系統是一種優質的環網柜防潮控溫的設備，可作為老式或新上的環網柜凝露控制器的替代品和首選設備。

參考文獻

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作者簡介：鄭蔚蔚（1984-），女，工程師。