防潮控温技术在配电系统中的应用

摘 要：近些年来，电力配电网得到飞速发展。随着经济快速发展，为了保证供电可靠性，大力发展配网通信和配网自动化技术。设计防潮控温系统，通过通信技术传输采集的数据至主站进行处理，保证配网设备正常运行，特别是对于沿海地区的配电网具有重要意义。

关键词：电力；配电环网柜；防潮温控

引言

随着我国经济的快速发展，为了提高供电可靠性，环网柜在电力系统中得到广泛应用，已成为电力系统的重要设备。然而环网柜主要安装在室外，长期的风吹日晒，容易使内部运行温度过高，加快设备绝缘老化，对电力系统安全运行造成影响；在空气潮湿时，尤其是雨季和冰霜融化的季节，室外环网柜内潮湿凝露积水，易导致直流二次回路对地绝缘电阻下降，严重者绝缘电阻下降到零，从而形成直流正电源或负电源接地。如果造成直流两点接地，则引起直流保险熔断，保护拒动，甚至损坏设备，严重威胁电网的安全运行，环网柜受潮使端子排螺丝和连接片生锈，使二次端子接触不良，也同样会使电流回路端子发热甚至开路，造成保护拒动，引起事故。针对这两个问题，电力系统一般会安排工作人员定期巡视，但环网柜分布广，数量多，维护工作量巨大。

1 防潮控温系统的组成

本套环网柜防潮控温系统由四个部分组成：上位机软件平台、通信管理机、无线测温终端、无线温湿度调节控制终端及红外手持终端。

无线测温终端的数据传输采用无线通信方式，减少了有线连接通道，解决了绝缘、布线问题，实现对单点温度的测量。无线测温终端每5秒钟采集一次数据，当发现温度变化超过阈值，直接或通过数据中继模块传送给通信管理机，否则每5分钟就会自动上传一次温度数据，从而极大提高电池的使用寿命。

无线温湿度调节控制终端可实时监测环网柜内的温湿度情况，根据传感器的信息，通过凝露算法，智能控制加热器、排气扇和半导体制冷装置进行驱潮，破坏发生凝露的条件，减轻运行巡视人员的工作量，对供电可靠性的提高将起到重要的作用。而且，终端配置配置有无线通信模块，可通过ZigBee 2.4GHz无线网络，将相关信息上传至通信管理机。

通信管理机重点发展各种集约、高效、智能的信息汇总、信息标准化和信息安全接入技术，通过ZigBee模块从控制终端的接收数据并向其发送控制命令，采用GPRS向上位机软件平台的应用服务器主动上传监测数据、向web服务器接收和发送命令；用于接收控制终端监测的工作环境和状态信息，进行规约的转换。

上位机软件平台是一款集成有实时监测和在线控制功能的软件平台，包括应用服务器、web服务器、数据库服务器和本地客户机。应用服务器主动接收通信管理机发送的监测数据，并保存到数据库服务器；数据库服务器用于保存台账信息、实时数据、历史数据；web服务器为本地客户机提供web服务器、向通信管理机接收和发送操作命令；本地客户机通过浏览器访问web服务器呈现台账数据、实时数据、历史数据和向web服务器发送接收监控命令。

值班人员可以通过该平台，向各个防潮控温终端发送指令，包括主动查询当前各环网柜运行环境及各设备的在网状态和工作状态、手动控制终端制冷模块、智能防潮控温方式的切换等等。与此同此，软件平台可将大量的数据信息绘制成图表，进行存储，记录并保存一系列的SOE事件，为方便专业人员查询，进行研究。

环网柜防潮控温系统是从控制终端数据监测、数据接收、实时显示、异常判断到辅助操作控制的决策过程管理。其信息化系统以环网柜环境实时数据为核心，以辅助分析決策应用的管理工作平台。环网柜防潮控温系统由系统管理、台账信息建立与维护、实时数据显示、历史数据呈现、SOE事件管理及系统帮助等六个模块组成。

2 防潮控温系统的通信传输

ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度、低数据传输速率、低成本的双向无线网络通信技术。它主要用于近距离无线连接，适合于自动控制、远程控制、远程抄表领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。它有自己的无线电标准，不仅包含了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的省电、简单和低成本等优点，而且增加了逻辑网络、网络安全和应用层，强有力地支撑了无线技术的应用，因此，ZigBee技术常用于无线传感器网络的应用，可以在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。而这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。本系统采用ZigBee技术作为底层通信方式，上层可利用GPRS通信无线上传。

GPRS网络为通用移动通信系统GSM（GlobalSystem for Mobile Communication）网络的升级结构，可以看作是在原有GSM电路交换系统基础上进行的业务扩展，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维模式，通过增加相应的功能实体和对现有的GSM基站系统进行部分改造来实现分组交换，使用户数据传输速度得到很大提高，GPRS的传输速率最高可达171.2kbit/s。配电终端一般通过串行通信与GPRS模块连接，目前比较常见GPRS模块内置了TCP/IP协议，用户可以直接进行透明的数据传输，不用再考虑复杂的网络协议。在配电网自动化系统中，利用GPRS通信可以在不方便建立专用通信线路的场合发挥它的作用。光纤通信设备覆盖的配电网设备可改用光纤上传，保证传输带宽、避免时延、保证传输可靠性。

3 防潮控温的原理

半导体制冷是利用温差电效应（帕尔贴效应）的一种制冷方法，它与压缩式、吸收式等机械制冷在原理和设备方面都不同。它具有体积小、无噪声、无污染，可靠性高，易于恒温控制及数据采集等特点。

环网柜体结构应保持密闭，平台软件对集中器和柜内控制器上传的温湿度信息，进行相似度的提取，判断是否出现封堵故障。封堵不严会导致柜内温湿度发生改变，并使得室内温湿度趋于室外环境，这是故障识别的理论依据。通过对这两类信号进行分析，提取出温湿度的特征量，从而判别配电网环网柜柜门在运行过程中是否封堵不严的故障。

4 结束语

本系统采用无线传感器网络作为数据传输的通道，各个终端成为网络上的节点，组网简单，便于维护。采用手动/自动方式控制制冷驱潮装置的运行，方便运行人员随时随地对设备的运行状态进行干预，真正实现信息的双向交互。通信管理机作为通信网络与监测设备之间的接口设备，承担着数据汇总的任务，利用GPRS与光纤结合的通道，实现与上位机的互联互通。主站人机界面友好，其功能模块是按供电企业具体需求来设计。

连江县位于福建沿海地区，台风多、雨水多，该应用取得很好效果。环网柜防潮控温系统是一种优质的环网柜防潮控温的设备，可作为老式或新上的环网柜凝露控制器的替代品和首选设备。

参考文献

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作者简介：郑蔚蔚（1984-），女，工程师。