可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀的研制與應(yīng)用技術(shù)方案分析

國網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司 賴良發(fā) 鄧 曄 吳志垣 陳麗仙 張笑秋 毛 鵬 楊 鋒

1 可移動(dòng)智能高故障表箱診斷系統(tǒng)分析

根據(jù)低壓配電臺(tái)區(qū)實(shí)際情況，進(jìn)行智能高故障表箱診斷儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際故障診斷需求，系統(tǒng)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)系統(tǒng)上傳）、高級(jí)應(yīng)用（移動(dòng)終端、漏電預(yù)警分析、告警處理、漏電故障定位、可選功能如停復(fù)電等）、設(shè)備管理（設(shè)備檔案建立、設(shè)備檔案注銷、設(shè)備支路線路檔案維護(hù)）以及查詢處理（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢數(shù)、據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表）四個(gè)部分。

1.1 系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)數(shù)采是指系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)上線設(shè)備、每個(gè)設(shè)備所監(jiān)測(cè)的所有被測(cè)線路進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)時(shí)采集和管理，并將上線設(shè)備所有采集數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)，統(tǒng)一分析處理；手持終端作為移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀而言，是保障其功能發(fā)揮的重要部分，因此需開發(fā)手機(jī)App 或微信小程序服務(wù)應(yīng)用，確保相關(guān)工作人員能在手持終端上隨時(shí)隨地查看數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息創(chuàng)建、修改，被監(jiān)測(cè)支路信息輸入、告警閾值更改、告警處理等維護(hù)功能；設(shè)備管理主要是對(duì)接入平臺(tái)的各個(gè)前端設(shè)備進(jìn)行管理，可設(shè)置設(shè)備停用、啟用，設(shè)備名稱、線路名稱及閾值參數(shù)等。

數(shù)據(jù)分析功能是指系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)各個(gè)前端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)分析處理，可得出出現(xiàn)大的漏電的漏電區(qū)域或漏電支路及用戶，并對(duì)漏電支路進(jìn)行預(yù)警分析，檢測(cè)漏電開關(guān)；告警處理是指，當(dāng)?shù)蛪号潆娕_(tái)區(qū)漏電故障綜合診斷系統(tǒng)采集的某一線路漏電流值達(dá)到設(shè)定的閾值或發(fā)生異常突變時(shí)，數(shù)據(jù)將立即主動(dòng)上送至平臺(tái)并發(fā)出告警；曲線繪制是指，在系統(tǒng)平臺(tái)上相關(guān)工作人員可隨時(shí)查詢各個(gè)前端設(shè)備每一條監(jiān)測(cè)線路的歷史漏電曲線和實(shí)施漏電曲線，同時(shí)也可查詢注冊(cè)過設(shè)備的監(jiān)測(cè)線路的歷史漏電曲線。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀系統(tǒng)的研制和開發(fā)設(shè)計(jì)有著極強(qiáng)的使用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，使其有著較為廣泛地使用范圍且可靠性較高，極大地避免了維護(hù)工作。此外漏電流互感器無須停電方式安裝，極大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性，減少停電頻率，同時(shí)該設(shè)備采用了可頻繁充電的超級(jí)電容電池，能保證前端采集設(shè)備因泄漏電流引起的停電問題，能短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和上傳功能。該設(shè)備還可長時(shí)間對(duì)漏電可疑點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，并準(zhǔn)確定位漏電故障線路或用戶，極大地提高了用電的可靠性。智能高故障表箱診斷設(shè)備還可方便快捷的檢測(cè)出表后漏電開關(guān)針對(duì)漏電跳閘的工作特性，且其所測(cè)量得到的數(shù)據(jù)具有時(shí)間上的一致性，能進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，為后續(xù)故障防范和預(yù)測(cè)提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持[1]。

2 可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀硬件設(shè)計(jì)方案

2.1 功能描述

漏電流測(cè)量。滿足3～1000mA 測(cè)試范圍,開口互感器靈活適用于多種場(chǎng)合，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)12個(gè)被監(jiān)測(cè)線路及用戶；漏電流記錄。設(shè)備能記錄被監(jiān)測(cè)線路最大漏電數(shù)值，漏電告警、超限的事件記錄等功能，同時(shí)還能進(jìn)行本機(jī)查詢；閾值設(shè)置。設(shè)備需能設(shè)置主、分支路閥值，超過閥值時(shí)具備提示報(bào)警功能；用戶負(fù)載模擬功能。具備便攜式負(fù)載控制器，可實(shí)現(xiàn)單機(jī)或主機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制，能對(duì)用戶表后開關(guān)性能進(jìn)行檢驗(yàn)；用戶漏保性能檢測(cè)。能實(shí)現(xiàn)0～500mA 漏電流模擬，以此檢測(cè)用戶漏保性能；通訊功能。該設(shè)備內(nèi)置4G_LTE/NB-IOT 無線模塊，不僅能實(shí)時(shí)上傳檢測(cè)數(shù)據(jù)，還具備對(duì)時(shí)功能；數(shù)據(jù)交互功能。高故障表箱診斷儀使用的是485接口，可同時(shí)用于固件升級(jí)和數(shù)據(jù)交互。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

基于智能高故障表箱診斷儀實(shí)際情況，為保障其正常使用，應(yīng)確保設(shè)備工作環(huán)境溫度范圍在-20～40℃之間，濕度范圍在90%Rh 以下，儲(chǔ)存環(huán)境溫度范圍為-20～60℃，相對(duì)濕度應(yīng)小于80%Rh[2]。同時(shí)保障其外殼防護(hù)等級(jí)滿足IP30等級(jí)要求，使用診斷儀前需先進(jìn)行設(shè)備地址、主分支路告警閾值、閾值告警時(shí)間、時(shí)間以及通訊參數(shù)設(shè)置。

其他主要技術(shù)參數(shù)詳細(xì)設(shè)置情況如下：AC220V±10%/50Hz，額定功率≤3W，測(cè)量模式開口式漏電流傳感器監(jiān)測(cè)6～9條支路線路，測(cè)量精度1.5%±3mA（0～300mA、300～1000mA±2.0%，額定耐受電壓AC2500V（1min 工頻）， 負(fù)載調(diào)節(jié)范圍0～3000W輸出可調(diào)節(jié)，漏電流模擬輸出范圍0～500mA，額定絕緣電壓AC600V，漏電流開口互感器多種規(guī)格尺寸：鉗口大小范圍Φ16mm～Φ20mm。

3 可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀手機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)

用戶界面。對(duì)于可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀的研制和設(shè)計(jì)而言，其最為主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容就是智能控制端的可移動(dòng)性，因此需進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用端的設(shè)計(jì)。該綜合診斷系統(tǒng)的手機(jī)應(yīng)用端是基于手機(jī)App及微信小程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此用戶界面的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，在登錄界面中用戶需根據(jù)手機(jī)號(hào)或固定賬號(hào)進(jìn)行登錄操作，并按照用戶登錄權(quán)限將登錄用戶劃分為管理員及普通用戶兩種類型。

功能列表。為滿足移動(dòng)端操作需求，手機(jī)App和微信小程序須要具備信息統(tǒng)計(jì)、設(shè)備列表和事項(xiàng)列表功能。其中信息統(tǒng)計(jì)主要是對(duì)設(shè)備數(shù)量、在線設(shè)備、未安裝設(shè)備及故障情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；而設(shè)備列表能查看當(dāng)前所有低壓配電臺(tái)區(qū)漏電故障綜合診斷系統(tǒng)的狀態(tài)，包括設(shè)備編號(hào)、ID 及相應(yīng)被監(jiān)測(cè)支路漏電實(shí)施曲線、歷史曲線和閾值信息等；事項(xiàng)列表主要進(jìn)行告警事件的展示，用于顯示告警的時(shí)間、類型及相關(guān)設(shè)備信息等。此外手機(jī)移動(dòng)端還能查看設(shè)備采集數(shù)值、泄漏電流狀態(tài)等，若是某一被監(jiān)測(cè)線路支路處于預(yù)警或告警狀態(tài)，還可通過手機(jī)App或微信小程序?qū)收锨闆r進(jìn)行定位，并在故障現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地進(jìn)行線路故障情況確認(rèn)。

漏電流曲線?；诳梢苿?dòng)智能高故障表箱診斷系統(tǒng)的實(shí)際需求，為進(jìn)一步提高故障診斷效率和質(zhì)量，手機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)需具備顯示漏電流曲線功能。能在手機(jī)端系統(tǒng)中查看實(shí)時(shí)及歷史的漏電流曲線，可按照相應(yīng)時(shí)間要求進(jìn)行歷史查找，也可根據(jù)注冊(cè)的設(shè)備信息進(jìn)行歷史波形的查詢和編輯，且無論設(shè)備是否處于在線狀態(tài)，手機(jī)端都能查看注冊(cè)設(shè)備的每一監(jiān)測(cè)支路歷史漏電流數(shù)據(jù)曲線[3]。

4 可移動(dòng)智能高故障表箱診斷儀研制的具體步驟

4.1 智能檢測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用

為保障高故障表箱診斷儀的精準(zhǔn)性，需先在設(shè)備中安裝具備二遙功能的表下智能漏電監(jiān)測(cè)微型斷路器，然后將采集到的數(shù)據(jù)上傳到用電采集系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)動(dòng)作及故障電流情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其主要功能包括檢測(cè)功能、保護(hù)功能及設(shè)置功能三方面，通過多方面的監(jiān)測(cè)和保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障范圍的準(zhǔn)確判斷，進(jìn)而做出相應(yīng)保護(hù)反應(yīng)，在保障故障判斷精度的同時(shí)確保故障處理的質(zhì)量和效率。

在此過程中，智能漏電監(jiān)測(cè)微型斷路器是實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)判斷的重要前提基礎(chǔ)，通過表后智能漏電監(jiān)測(cè)微型斷路器將通過藍(lán)牙通信與表箱總開形成聯(lián)絡(luò)，最終與配電臺(tái)區(qū)主干網(wǎng)絡(luò)建立連接，從而實(shí)現(xiàn)在低壓DMS 系統(tǒng)中對(duì)表下開關(guān)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，為低壓表后故障搶修效率的提升提供更加有力的支撐。不僅能夠進(jìn)行漏電監(jiān)測(cè)，還具備漏電保護(hù)功能和智能投切功能，能間接提供接觸保護(hù)、避免絕緣損壞問題，同時(shí)還可用于分配電能，保護(hù)電源以及線路，防止出現(xiàn)過載、短路、漏電等事故，并具備跳閘事件記錄和跳閘原因監(jiān)控功能，準(zhǔn)確記錄動(dòng)作原因，包括漏電、試跳、過載、短路、人工拉閘等。

4.2 工單驅(qū)動(dòng)治理

在出現(xiàn)表箱預(yù)警情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將預(yù)警工單按照相應(yīng)處理流程下派至指定處理部門，然后由相應(yīng)部門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，待處理完成后直接進(jìn)行歸檔，但缺乏對(duì)于工單處理質(zhì)量效果的審核和考察。對(duì)此需進(jìn)一步完善工單處理流程，加強(qiáng)低壓多次停電預(yù)警工單閉環(huán)管控，做好工單處置情況的審核，一旦發(fā)現(xiàn)不合格工單需將其退回并重新進(jìn)行預(yù)警故障處理，以此降低重復(fù)預(yù)警率，提高工單處理質(zhì)量效果。此外還需加強(qiáng)對(duì)重復(fù)預(yù)警工單的處理，對(duì)重復(fù)預(yù)警情況不得下派新的工單而應(yīng)激活歷史工單，以此將歷史預(yù)警情況、歷史處理情況等明確展示出來，一方面幫助相應(yīng)處理部門明確故障歷史處理情況，提高處理質(zhì)量和效率，另一方面提醒處理部門應(yīng)確保現(xiàn)場(chǎng)搶修質(zhì)量。

以前的工單處理流程為：系統(tǒng)預(yù)警-中心下派-現(xiàn)場(chǎng)處理歸檔；現(xiàn)在的工單處理流程為：系統(tǒng)預(yù)警-中心下派-現(xiàn)場(chǎng)處理-工單審核-歸檔或重新下派。

4.3 低壓自動(dòng)化配電運(yùn)營

為進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)加強(qiáng)低壓自動(dòng)化配電運(yùn)營方面的管理，建設(shè)低壓智能臺(tái)區(qū)?？赏ㄟ^優(yōu)化低壓自動(dòng)化0.4kV 設(shè)備的配電運(yùn)營系統(tǒng)主站與配電終端之間通信，進(jìn)一步提高故障定位的速度，使得隔離和非故障區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化毫秒級(jí)復(fù)電，將顯著提升城鄉(xiāng)配網(wǎng)供電可靠性，讓停電區(qū)域面積更小、居民停電次數(shù)更少，進(jìn)一步縮短停電時(shí)間，保障供電的穩(wěn)定性及可靠性[4]。