配电箱温湿度自控门禁监测终端

赵海波 钱金平 倪建友 何应华 袁 凤 汤泰来

（1.国网浙江海盐县供电公司通元供电所，浙江 嘉兴 314300 ；2.浙江京禾电子科技有限公司，浙江 嘉兴 314000）

1 前言

目前，全社会对电量的需求与经济的飞速发展保持着正相关的快速增长态势，随着用电量需求的不断扩大，配变的数量也与日俱增。在这样的情况下，对配电箱的高效管理与控制的矛盾问题日益突出。许多电力设备的运行对环境都有较高要求，温湿度过大都会对设备的正常运行造成安全方面的威胁。高温高湿环境容易造电力设备烧坏，爬电等事故。良好的运行环境会延长电力设备的寿命以及保证表计计量的精准度，降低故障率。在现场，配电箱的应用环境以及表箱内的环境参数信息无法有效获取并对其进行改良，由此引发的在高温高湿天气状况下的设备和操作的安全风险就很大。因此，建立有效的主站平台，利用传感单元采集配变箱内的各项环境参数用以改善其运行环境显得尤为迫切。

2 配变箱现状

配变箱的四周多有通风口，在潮湿的天气下，配变箱内的湿度会变得极高，由于没有有效的除湿系统，这样高湿环境容易造成爬电等事故发生。

另外，如果在配变箱门未关的情况下，里面的设备将直接暴露于外界。雨雪天气下会导致雨水直接淋湿设备，鸟兽可随意进入配变箱，安全意识不强的行人更可触及设备，这些状况的发生都有可能引起配变箱引起设备烧坏、火灾、人员触电等安全事故。

图1

夏日是用电的高峰，配变的负载往往会一直处于过大的状态，导致配变箱内温度骤升。因为没有良好的散热系统、除湿系统，配变箱内的温湿度会持续维持在高温高湿状态，设备运作在如此高负荷的极限环境下，容易引发电力设备烧坏、爬电等事故风险。

3 电力背景

图2

随着电力系统改造的推进，智能化集抄技术的涌现，各级变压器、配变箱等电力资产设备可监测、可控、可巡检的要求普及化。这在一定程度上极大的降低了需要人工去监测、检查的高人力成本，并加强了资产的可控性。虽然电力设备有着严苛的环境要求，但是现场极度复杂的环境状况以及不可预见性，导致了电力资产面临着各种事故的威胁。集中表现在：过于恶劣的环境加速了设备的老化；高温高湿的天气状况导致爬电事故的发生；电力设备工作在温度过高的环境下引发的火灾等。由于这些电力设备缺乏独立的实时监测及改善机制，使得电力资产工作在高风险中。

4 智能监测终端

为了降低电力资产的风险，提高电力资产的可控性，温湿度自控门禁监测终端就是基于此目的研发的，并建立起一套有效的配变箱监测方案：通过对现场配变箱内的环境参数进行采样、记录并上传至主站，建立起一系列长期有效的一手数据，记录下每个配变箱的工作环境， 通过纵向和横向的比较为以后的配变箱安装标准提供有力数据，也可以改善配变箱内电力设备的工作环境，延长设备寿命和降低工作风险。

和其他行业的物联网应用一样，配电箱监控系统是电力物联网的一个具体应用。总体架构分为感知层、网络层、应用层。感知层是建立统一的信息模型，实现各环节数据的感知和表达，网络层是按照标准化的网络规范实现数据的交换，应用层则是将数据信息统一进行管理并且开放端口给各类业务提供数据支撑。我们所设计的智能化配电箱温湿度自控门禁监测终端 利用传感单元（如：温湿度传感器，接近开关，后期可加摄像头等）获取配电箱内的环境参数信息，通过一定的网络方式（短信方式）发送到指定后台（指定电话号码，服务器后台），主站管理者可以实时监控配电箱内的环境信息，也可以在现场未锁死门，以及非工作人员的非自然开门等异常状况发生后，触发门禁监测模块感应到配电箱门的非正常开启，再利用GPRS模块（短信方式）将消息传送告知后台，实现主站管理者与配电箱现场状态进行互动，方便主站管理者对现场的实际情况的掌控，实时了解现场的环境以及配电箱的状态。配电箱内设有降温排湿系统，通过阀值设定，当配变箱内达到一定的温度或湿度的时候则启动相应的硬件设备来降温除湿，达到另一个关闭阀值的时候则自动关闭系统，整套系统为回环控制，并且会在启动或者关闭硬件设备的时候告知主站进行报警异常处理。若长时间处于过高温的时候，则需要安排人员对现场进行处理，保护配变箱内设备。

4.1 适应性

温湿度自控门禁系统具备调制式红外通讯功能，可通过掌机红外通讯方式配置终端参数，在不同的地区以及环境下对应不同的配置，增加设备的适应性，亦可对储存在终端的数据进行读取调用。方便对终端的管理和维护。

4.2 高效性

对温湿度自控门禁监测终端增加地理系统的识别和标示，在出现异常时进行报警，传递的地理信息，工作人员根据传递的地理信息，在温湿度自控系统无法有效解决内部的温湿度异常状况时，可以通过派遣工作人员去现场人工缓解配变箱内的异常状况，起到保护配变箱的作用。

5 终端模块介绍

如图1所示，温湿度门禁监控终端主要由以下模块：微处理器电路模块，温湿度模块，接近开关模块，电源管理模块，电机模块（排湿排热），红外通信模块以及GPRS模块。

微处理器模块是信息的交换以及控制处理模块：接收、处理和转发相应的环境信息数据；温湿度模块和接近开关模块则为终端信息采样模块：将感应到的数据实时传输至微处理器，通过微处理器控制终端的运作以及将信息上传。其中红外通信模块是通过掌机设备将数据变量写入终端中，GPRS模块则为将数据上传至主站平台。

如图2所示为微处理器的反馈控制流程，通过温湿度传感器的实时感应、接近开关监测到的数据，通过算法自行控制以及发出警告上传给主站平台。如监测到的数据在可控范围内，则终端自行判断设备的工作环境，并控制设备保持在安全的环境范围内，降低了人工操作的繁琐性以及差错性。

6 试用状况

温湿度自控门禁监测终端已于2014年8月安装在浙江海盐县通元镇三友村10kV三友乌鸦浜30062公变配电箱内，经过几个月的运行，每日能按时收到24条心跳短信。在配电箱内高温的情况下，自动启动风扇进行降温，在大雾高湿天气下，设备自行判断启动除湿系统，在短时间内能够将温湿度降低到阀值范围内，保护电力设备的正常运行，增加设备的寿命。经过定期巡检，此设备能及时上报门禁状态以及环境情况。

7 效益作用

7.1 直接经济效益

配变箱内高温高湿的环境状况可以通过温湿度模块进行自行监测，并利用设置的回路系统，自控工作，改善配变箱内的高温高湿环境，使设备运行在合适的温湿度下。也会通过远程通讯模块，GPRS或者短信方式与主站通讯。将异常信息实时上传给主站或指定手机，避免人工的现场巡视维护工作，温湿度自控门禁监测终端具有地理信息标示，异常信息中传递的地理信息能及时指导工作人员快捷抢修，及时有效的处理各种异常状况。节省了人力，物力，财力，可以避免用户和供电企业方面的直接经济损失。

7.2 长期效益

实现长期有效的对配变箱内部温湿度的监测，通过环境的监测可以建立起长期的环境状态监测信息，对以后配变箱的改造升级以及设计的考量，提供数据支持。也为下一代的配变箱安装以及设计标准提供一手数据。

7.3 社会经济效益

通过对温湿度以及门禁的监控，实时了解并且掌控配变箱内的环境状态，可以有效的预防配变箱内的一系列安全隐患，实现人机器信息交流的可靠性以及产品运行的安全性。

结语

温湿度自控门禁监测终端可以实时了解并掌握配变箱内的环境状态以及配变箱的门的开关状态，当出现异常时，及时上报主站或者工作人员手机，对于配变箱内设备的运行提高可靠性的指导意义。对于配变箱内设备长期稳定运行提供可靠保障，管理人员可以依据现场的温湿度状态以及门开关状态，可以判定是否终端本身可以解决这问题还是需要人工去维护，降低工作人员的外出率，提高工作效率，并且在设备的运行过程中，长期建立有效的数据留存，对于后期配变箱的安装以及设计具有指导意义。

[1]石勇，邹永龙，章金明.新型配电箱门锁在智能配电台区中的应用. 湖州师范学院学报[J]，2013（03）.

[2]张羽.无线温湿度监控及预警系统的设计与实现.东北大学[D]，2011.