变电站开关柜小动物自动监测报警装置设计

王瑞芳

呼和浩特供电局 呼和浩特 010050

变电站开关柜小动物自动监测报警装置设计

王瑞芳

呼和浩特供电局 呼和浩特 010050

本文通过阐述小动物对变电站开关柜的危害，旨在设计一种能够主动监测并及时提示值班人员发现隐患的报警装置。在合理分析与设计的基础上，依托电子技术，制作了小动物自动监测报警装置，提升了变电站安全运行水平，增强了电网供电的持续可靠性。

变电站开关柜；小动物；监测报警

0 引言

电能作为当下必不可少的能源之一，对社会的发展和人民的生活起到了巨大的推动和支撑作用，为了能够将电能生产并输送出去，建立了包含发电、输电、变电和配电在内的电力系统，而变电作为其中一个十分重要的环节，对整个电力系统的安全稳定运行和电能的分配利用起到了至关重要的作用。所以，变电站的安全运行，特别是开关柜免遭小动物侵害，是一项重要而艰巨的课题。

本文以变电站内常见的开关柜为研究对象，重点分析了小动物对开关柜的危害，同时根据小动物的特点，设计制作了开关柜小动物自动监测报警装置，旨在快速发现有小动物进入的开关柜，提示值班人员尽快处理，及时排除隐患。

1 小动物对变电站的危害

变电站的小动物一般以老鼠最为常见，老鼠进入电缆沟，会破坏电缆绝缘，造成短路。老鼠进入开关柜，可能会造成直流系统正极接地，保护误动，或者负极接地，保护拒动；或者造成安全距离不足、断路器跳闸，设备停运，严重的甚至会发生设备爆炸，严重危害人身和电网安全。所以，小动物是造成变电站设备跳闸或故障的重大危险源之一[1]。

2012年1月20日19时25分，总降10kV开关柜内一声巨响，总降10kV开关柜001、110kV断路器101先后跳闸，现场开关柜冒烟并伴有明火，所幸值班人员及时扑灭。经过现场调查分析，最终确认此次事故的直接原因是开关柜柜脚孔洞未封堵，老鼠进入总降10kV开关柜手车室，导致了相间短路。此时距离设备正常投运才过去9天。2001年8月9日凌晨1时05分，灵正渠电站主开关柜突然一声巨响，主开关柜跳闸，同时伴有耀眼的弧光和滚滚浓烟。值班人员积极采取措施，及时扑灭火情。经过现场勘查，在开关柜内发现一只烧焦的老鼠尸体，最终确认该事故是由于电缆沟和穿线孔密封不严，老鼠进入开关柜，老鼠在互感器或铝排上爬过时引起了高压弧光短路。此次事故共造成经济损失9.3万元。

可以看出：小动物造成的短路及跳闸事故会造成重大的经济损失，严重威胁人身、电网和设备安全。

2 小动物自动监测报警装置设计

在充分研究了变电站现有开关柜结构及小动物自身活跃性之后，将装置特性总结为以下三点：其一，安全可靠，不会影响开关柜正常工作；其二，功能稳定，能够准确监测并正确报警；其三，结构小巧，使用灵活方便。针对以上三个特性，分别从供电方式、监测方法、两个方面进行分析设计。

供电方式可以分为交流供电和直流供电两种，由于交流供电需要设计线路，不利于安装使用，所以此次设计采用直流蓄电池供电，不仅免去了供电线路的安装与敷设，而且其体积较小，供电性能稳定，易于安装使用。监测方法的选择是本次设计的核心，常用的监测方法有碰触监测法和红外监测法两种，考虑到两种方法在监测范围、使用寿命等方面的综合表现以及小动物自身的活跃性，显然红外监测法更为合适。

红外监测[2]芯片需要3.3V电压，蓄电池本身无法提供，需要设计电源电路。本设计采用4节蓄电池串联获得6V电压通过AMS1117-3.3正向低压降稳压芯片转换为3.3V输出，供给红外监测芯片工作。

红外监测电路是本设计的核心部分，采用热释电红外传感器RE200B芯片来实现对小动物红外的探测，将探测到的红外信号转换为电信号，然后经信号调理电路作进一步处理后传送给BISS0001芯片处理，输出一个高电平，正确传送到喇叭，发出报警信号。

3 小动物自动监测报警装置制作

通过分析变电站实际环境与小动物自身的特点之后，设计了开关柜小动物自动监测报警电路，包括电源电路和红外监测报警电路[3]两部分，按照电路图采购元器件，进行电路板布置与元器件的焊接，将所有元器件进行合理布局，以实现功能最大化。

此外，还需要对装置外壳进行设计，正面采用圆弧形设计，扩大红外监测范围，便于接收红外信号，背面采用分两部分，上半部分放置电路板，下半部分安装电池。后盖为平面型设计，配合转动挂钩，使得装置可上下左右转动，便于自选监测区，灵活方便，易于安装。整个装置的尺寸较小，长为5厘米，宽为3.5厘米，高为9厘米。最后进行组合封装调试，开关柜小动物自动监测报警装置电路板如图1所示。

经过实际检测，本装置能够很好的实现小动物自动监测报警功能，彻底改变了传统被动捕获小动物的方式，能够在小动物出现时准确监测并正确发出报警信号，使得值班人员在对开关柜进行巡视时，迅速发现有小动物进入的开关柜，及时清除隐患，保证电网稳定运行。

图1 开关柜小动物自动监测报警装置电路板

4 结语

本文通过分析现有开关柜的结构及小动物自身的活动特点，基于电子技术的支持，通过合理设计，严谨制作，最终实现了开关柜小动物自动监测报警装置的研制，对变电站开关柜的安全稳定运行起到了巨大的推动作用，实现了良好的社会和经济效益。

[1]杨体.小动物对变电站的危害原因及预防[J].中国电力报，2000(1391).

[2]江涛，杨小林，谢小荣.电力设备的红外语音报警监测装置的研究[J].机电产品开发与创新，2007(01).

[3]孙华.红外防盗无线报警系统[J].机电工程技术，2016(Z2).

TM643

A

王瑞芳（1990-），女，汉族，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生，呼和浩特供电局，研究方向为电气控制设计。