普洱地區(qū)配電網(wǎng)戶外箱智能化防凝露技術(shù)研究

李學(xué)妨，何春紅，吳秋玫，張瑜桐

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司普洱供電局，云南普洱 665000）

0 引言

配網(wǎng)戶外箱（柜）體內(nèi)部斷路器、電纜接頭或其他電氣元件在長期運行過程中會產(chǎn)生熱量，普洱市位于亞熱帶地區(qū)，在夏季連續(xù)陰雨氣候潮濕，在箱內(nèi)外溫濕度差異的綜合作用下箱內(nèi)部會產(chǎn)生凝露。由于戶外配網(wǎng)戶外箱、分接箱等柜體結(jié)構(gòu)相對密封，產(chǎn)生的凝露會掛在箱頂，當凝露聚積到一定數(shù)量時會形成水珠，掉落到斷路器或電纜頭及其他供電設(shè)備上會造成絕緣降低，引發(fā)開關(guān)跳閘或設(shè)備擊穿。

首先，目前對配網(wǎng)戶外箱的受潮治理通常是在戶外箱內(nèi)安裝加熱板，以及電力技術(shù)專業(yè)人員到現(xiàn)場通風(fēng)，或采利用防潮燈、提高溫度、對流換氣等技術(shù)措施解決戶外箱的受潮問題。普洱地供電局由于轄域濕高溫氣候環(huán)境以及配網(wǎng)戶外箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理人員資源受限以及缺乏遠程監(jiān)視技術(shù)措施、運維管理部門很難完全消除箱內(nèi)發(fā)生受潮凝露的風(fēng)險，導(dǎo)致高概率的停電檢修，嚴重影響供電服務(wù)可靠性和質(zhì)量。

其次，在配網(wǎng)戶外箱除濕裝置的運維方面也存在諸多問題。常規(guī)電氣箱內(nèi)除濕多采用冷凝除濕終端，但是該除濕機分布在各個電氣間隔中，需要安裝很多數(shù)據(jù)量的除濕終端。據(jù)統(tǒng)計，通常一條配電網(wǎng)線路就要安裝上百個除濕終端，而許多除濕終端由于安裝工藝不達標，如接線裸露導(dǎo)致濕度過大后電氣設(shè)備燒毀。當運維單位使用大量冷凝除濕機設(shè)備后，這些設(shè)備所在環(huán)境都在電氣箱內(nèi)部，日常巡視困難，對分散投運的除濕機管理責(zé)任大、壓力更大，這勢必導(dǎo)致對除濕機運行管理的無序和混亂。

最后，隨著普洱城區(qū)電纜數(shù)量的增加，尤其新城區(qū)的電纜配電網(wǎng)路徑設(shè)置有多臺配電網(wǎng)箱式設(shè)備，由于分布廣泛，運維難度相當大，尤其是對日常檢修、運維工作將要對各種設(shè)備檢修和故障分析。但是很多設(shè)備都在電氣箱內(nèi)，即便人員到了現(xiàn)場也無法知道電氣箱內(nèi)的信息。同時，配網(wǎng)戶外箱處于室外露天環(huán)境且內(nèi)空間相對狹小，運行環(huán)境較差，經(jīng)常出現(xiàn)電氣故障，造成區(qū)域供電中斷，造成設(shè)備經(jīng)濟損失和一定的社會影響。

為有效防止凝露的產(chǎn)生，解決因凝露導(dǎo)致的電氣設(shè)備損毀，減少突發(fā)故障停電的概率，亟需對配電網(wǎng)戶外箱防凝露技術(shù)進行研究分析，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能化技術(shù)系統(tǒng)性地解決戶外箱凝露問題。

根據(jù)凝露產(chǎn)生的機理和普洱地區(qū)氣候環(huán)境下的配電網(wǎng)戶外箱的實際運行特點，提出采取多類型組合除濕優(yōu)化技術(shù)（圖1）。該方法集合了3種常見除濕法的優(yōu)點，同時彌補各自的缺點和不足。除濕裝置包括加熱器、半導(dǎo)體除濕機、轉(zhuǎn)輪除濕機等核心部件，除濕模式可選為除手動、自動或智能模式，可以根據(jù)季節(jié)變化遠程設(shè)定不同的潮濕度，根據(jù)氣候條件差異、不同類型的配網(wǎng)戶外箱采用多類型的除濕技術(shù)，提升除濕、除潮的效果。

圖1 多類型組合除濕優(yōu)化技術(shù)模型

1 配電網(wǎng)戶外箱微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)研究

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、感知技術(shù)、自動化技術(shù)以及信息技術(shù)，對配網(wǎng)戶外箱受潮微環(huán)境治理。對配網(wǎng)戶外箱安裝溫濕度傳感器，實時采集箱環(huán)境數(shù)據(jù)，并對箱加裝或者改造防凝露除濕裝置與溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)進行聯(lián)動，實現(xiàn)自動化控制除濕裝置，并將控制數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)實時上傳到箱微環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合氣象局氣象數(shù)據(jù)實時對箱進行主動式、預(yù)防式除濕除潮。

通過構(gòu)建箱微環(huán)境監(jiān)控預(yù)警中心，采用數(shù)字化、可視化的方式呈現(xiàn)箱微環(huán)境正常、預(yù)警、故障3種狀態(tài)分布及數(shù)量，通過故障風(fēng)險智能化配置策略將箱微環(huán)境數(shù)據(jù)及位置及時發(fā)送到電力技術(shù)人員的移動設(shè)備上，以隨時查詢箱微環(huán)境數(shù)據(jù)狀態(tài)及預(yù)警信息。箱微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)由高性能的Linux操作系統(tǒng)、MySQL數(shù)據(jù)庫、Tomcat中間件等運行環(huán)境、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫濕度傳感器、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能控制器以及通信網(wǎng)絡(luò)、安全防護設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施以及數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)算、可視化展示應(yīng)用軟件組件構(gòu)成（圖2）。

圖2 箱微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)

配電網(wǎng)戶外箱微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下7個功能模塊。

（1）箱集中監(jiān)控模塊：采用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，對箱總體數(shù)量、分布、報警點、位置進行動態(tài)圖表化實時展示；提供箱的數(shù)據(jù)大屏中心、箱故障預(yù)警中心，并且系統(tǒng)自動將預(yù)警信息發(fā)送到運維管理人員移動終端，達到實時提醒的目標。

（2）數(shù)據(jù)采集平臺：負責(zé)采集管轄區(qū)內(nèi)箱微氣象環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)狀態(tài)以及報警數(shù)據(jù)、箱位置、箱資產(chǎn)、運維管理人員等數(shù)據(jù)，并且結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能算法模型對所采集的數(shù)據(jù)進行處理、運算，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性、高效性和安全性。

（3）遠程監(jiān)控管控模塊：功能包括箱微環(huán)境參數(shù)設(shè)置、手動/自動切換、設(shè)備遠程監(jiān)測、定期任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲等。

（4）系統(tǒng)平臺為運維管理人員提供Web管理模式和移動端APP（Application，應(yīng)用程序）模式兩種，方便運維管理人員進行箱的管控和信息查詢。

（5）地圖模塊：箱智能化監(jiān)控系統(tǒng)集成百度地圖功能，系統(tǒng)在地圖上標注箱位置（經(jīng)緯度坐標），箱的具體狀態(tài)實時在地圖上刷新展示，為運維管理人員提供可視化的箱運維管理窗口。

（6）系統(tǒng)軟件采用B/S架構(gòu)：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)查詢，有豐富的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息、控制策略可使用。

（7）信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全性設(shè)計：包括對操作控制權(quán)限物理綁定站端服務(wù)器和和操作者身份認證以保證安全。

箱微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)可對分散布置的智能控制器設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行組網(wǎng)，智能控制器擁有內(nèi)置通信模塊，可實現(xiàn)遙控、遙測、遙信、遙調(diào)等四遙”功能，有完備的自檢報警、傳感器故障報警、通信故障報警等報警功能，可自主智能運行和接受服務(wù)器指令管理，具有越限報警和保護功能，具有多輸出接口和多輸入接口功能，實現(xiàn)多對象和帶邏輯的高級智能控制，以實現(xiàn)用戶的多種控制策略，實現(xiàn)對整套裝置的智能管理。

箱微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)平臺通過冷凝除濕技術(shù)和加熱防潮技術(shù)的綜合使用，充分發(fā)揮不同防潮技術(shù)各自的優(yōu)勢，更好的實現(xiàn)防潮除濕目標，并且智能自主的管理冷凝除濕裝置和加熱器，實現(xiàn)防潮裝置的相互備用效果，大幅減少防潮裝置的急修工作。

箱微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)可實時監(jiān)控除濕設(shè)備、傳感器等設(shè)備是否發(fā)生故障，溫濕度是否超標，通過控制器的I/O口開關(guān)量監(jiān)測箱門的開關(guān)狀態(tài)、煙霧監(jiān)測或水浸監(jiān)測，還可以接入帶通信功能的SF6壓力監(jiān)測裝置、電氣接頭溫度監(jiān)測裝置信號，并及時通過系統(tǒng)、APP、短信等方式預(yù)警，達到狀態(tài)檢修要求。

2 微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)與臺區(qū)數(shù)據(jù)融合管控

在箱微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)中導(dǎo)入臺區(qū)數(shù)據(jù)，或通過電力業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)臺區(qū)數(shù)據(jù)接口API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口）與微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)進行自動對接數(shù)據(jù)，在微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)自動繪制電力拓撲圖，使其直觀地展示出箱故障所影響的臺區(qū)及供電服務(wù)范圍，快捷、智能化地通知臺區(qū)經(jīng)理進行應(yīng)急響應(yīng)以及開展供電服務(wù)保障工作。

3 微氣象智能化監(jiān)控系統(tǒng)與“戶變關(guān)系”數(shù)據(jù)融合管控

在箱微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)中導(dǎo)入“戶變關(guān)系”數(shù)據(jù)，或通過電力業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)的“戶變關(guān)系”數(shù)據(jù)接口API與微環(huán)境智能化監(jiān)控系統(tǒng)進行自動對接數(shù)據(jù)。當配電網(wǎng)戶外箱發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動繪制所影響到的供電服務(wù)范圍區(qū)域圖，為運維管理人員提供系統(tǒng)化的全鏈路的配電網(wǎng)戶外箱運維管理平臺。

通過對配電網(wǎng)戶外箱的智能化運維研究，系統(tǒng)平臺將臺區(qū)數(shù)據(jù)、“戶變關(guān)系”數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化融合，構(gòu)建智能化的動態(tài)全鏈路監(jiān)控服務(wù)場景，為運維人員可視化呈現(xiàn)戶外箱運行狀態(tài)在供電服務(wù)保障中的影響及風(fēng)險。

4 結(jié)束語

本文針對普洱地區(qū)氣候特點及配電網(wǎng)戶外箱運行實際情況對配電網(wǎng)戶外箱凝露產(chǎn)生機理進行了研究分析，提出了分氣候多類型組合除濕優(yōu)化技術(shù)，針對不同類型的配網(wǎng)戶外箱可采用多類型的除濕技術(shù)，提升除濕、除潮的效果。設(shè)計了配電網(wǎng)戶外箱微氣象智能監(jiān)控系統(tǒng)，能有效實現(xiàn)對配網(wǎng)戶外箱局部微氣象環(huán)境的在線監(jiān)控與智能防凝露，實現(xiàn)對戶外配網(wǎng)戶外箱的智能監(jiān)控。解決目前配網(wǎng)戶外箱除濕業(yè)務(wù)任務(wù)重、工作量大、效率低的問題，減少人力成本、運維成本以及由于凝露或潮濕引發(fā)的電氣故障造成的經(jīng)濟損失，為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、健康、經(jīng)濟運行提供技術(shù)保障。