基于低壓配電網的智能漏電檢測裝置的研究及應用

鄭喬，楊軍，邱衛衛，李鵬，裘煒望，黃偉，蘇林志

（國網浙江省電力有限公司臺州市路橋區供電公司，浙江臺州，318050）

1 智能漏電檢測裝置原理與結構

1.1 智能漏電檢測裝置總體方案選擇

漏電保護是一種檢測低壓配電系統發生漏電并及時切斷電源的技術,其目的主要是防止人身觸電傷害及預防電氣漏電引發的火災事故。多年來的實踐證明,漏電保護器對用電安全起到了顯著的保護作用。長期以來,對漏電保護技術的應用研究主要集中在礦井和低壓農電系統,對城市配網的漏電保護技術關注點鮮少涉及。借鑒查新資料，提出兩種實現漏電電流監測的總體方案，并進行選擇。

圖1 總統方案選擇圖

利用Matlab軟件搭建了仿真模型，針對卡鉗式電流互感器的電流監測裝置，以及一體式電流互感器的電流監測裝置這兩種實現漏電電流監測的方式進行仿真試驗，對兩者完成成功率進行測試、分析。首先，利用Matlab軟件搭建了仿真模型，設定6個不同泄漏電流分別進行試驗，借助仿真波形統計兩種裝置完成電流監測成功率，并進行對比分析，試驗結果如下表所示。

表1 電流監測成功率

對兩種方案對比分析，從上表可以看出，卡鉗式和一體式電流互感器均可達到90%以上的采集成功率，一體式電流互感器成功率雖稍高于卡鉗式，但考慮到安裝一體式需要用戶停電安裝，因此，綜合考慮后最終選擇基于卡鉗式電流互感器的電流檢測裝置為最佳方案。

1.2 智能漏電檢測裝置總體方案選擇

為實現目標值，滿足監測成功率99%的目標，對最終確定的最佳方案進行分解，分為數據傳輸單元、系統組成單元、數據存儲單元。

圖2 結構設計方案分解圖

對數據傳輸單元、系統組成單元、數據存儲單元進行詳細的分解，制定最佳方案如圖3所示。

圖3 最佳方案分層圖

2 智能漏電檢測裝置制作方法

根據低壓臺區智能漏電保護裝置研發流程，按照5W1H原則制定了切實可行的目標量化對策表，如表2所示。

表2 目標量化對策表

2.1 裝置整體接線、組裝

按照設計思路，按照裝置結構、設計要求，將數據傳輸單元、系統組成單元、數據存儲單元進行內部接線。完成內部接線后，對各個單元進行整體連接、固定，完成了智能漏電保護監測裝置的整體組裝，裝置組裝整體結構如圖4所示。

圖4 整體組裝實物圖

2.2 裝置監測成功率測試

將組裝好的智能漏電保護裝置連接示波器進行監測成功率測試如圖5所示。

圖5 智能漏電保護裝置測試接線圖

根據讀取數據，監測成功率為99%，滿足目標要求，目標實現。

3 試驗驗證

3.1 可靠性驗證

3.1.1 裝置模擬測試

組裝完成后，對智能漏電保護裝置進行模擬調整測試。首先，計算每路剩余電流的最大值、最小值、平均值。

圖6 計算結果圖

然后，查詢臺區剩余電流設定值、當前值，查詢某臺區一個時間點的全部剩余電流值，超出設定閾值的紅色顯示。如圖7所示。

圖7 剩余電流超閾值告警圖

裝置可查詢某一監測節點一段時間內的剩余電流值，以數據曲線形式展示。

圖8 剩余電流曲線圖

3.1.2 裝置運行檢查

用戶智能漏電保護裝置加工完畢并經試驗合格后，通過運維檢修部及安全督察部提出了應用申請，并得到了獲批。

2021年7月，制作了2套智能漏電保護裝置，該裝置2萬元，經試驗合格后，將裝置安裝在所轄臺區怡海世家，并對應用情況進行了跟蹤、記錄。

統計7月份應用期間，該臺區共發送了10次故障停電，對監測成功率進行統計，統計如表3所示。

表3 監測成功率統計表（%）

從上表可以看出，自裝置安裝使用以來，實際監測成功率達到90%，智能漏電監測保護裝置完全發揮了監測斷電上報功能，達到主動運維的要求，大大提升了供電可靠性，目標確認成功。

4 取得效果

（1）時間效益

智能漏電監測保護裝置的順利應用，改變了人員被動、滯后性操作的現狀，實現了主動搶修，減少了停電時間，避免了因停電造成的損失，提升了運維的高效性。

（2）安全效益

通過安裝智能漏電監測保護裝置，可以實現能夠實時采集到客戶端-表箱-分支線-臺區的剩余電流數據，特別是線路跳閘故障瞬間的漏電數據；采集到的數據能夠從現場傳輸到主站管理端；主站管理端程序能夠對采集到的數據進行各種數據瀏覽分析，提高了運維的安全系數，已得到市公司安質部和運檢部的一致認可和推廣。

（3）社會效益

智能漏電監測保護裝置自投入使用以來，已經累計上報單戶停電告警3216條和抽屜開關停電告警31條，報修人員不再被動等待客戶打電話報修，提高了主動服務意識和水平，接到供電公司主動聯系電話的很多客戶反映很驚訝，紛紛表示供電公司的服務很貼心。

5 結語

本文利用“基于卡鉗式電流互感器的電流監測裝置”的原理，研制出了數據傳輸單元、系統組成單元、數據存儲單元相互配合的的低壓臺區智能漏電監測保護裝置，主要有兩個創新點：(1)主站管理系統支持數據的實時查詢，歷史查詢、報警數據等查詢，管理人員能夠根據實際要求對客戶端的剩余電流進行各種查看分析；(2)采集器可自動根據自身存儲的停電前1秒鐘內的泄露電流的曲線、以及電壓的波動，計算出最有可能的引起剩余電流保護器動作的客戶，以短信方式直接發送到運行人員的手機上，實現主動運維。填補了該領域的技術空白，試驗驗證了該智能漏電檢測裝置的安全性和有效性，具備良好的應用前景和推廣價值。