研制配電臺區智能漏電監測裝置

付振杰

摘要：本文闡述了在現有的交流電源系統漏電檢測的基礎上的創新，分析了新型漏電檢測裝置的原理，材料的組成及閥值的設定。智能漏電監測裝置利用太陽能光伏做電源，同時4G物聯網PLC控制模塊、工業級485轉GPRS模塊的選用，提高了設備穩定性、協議兼容性、抗干擾性和智能性。

關鍵詞：漏電檢測;太陽能光伏;4G物聯網

1成果產生背景

1.1背景分析

配電變壓器作為電力系統中不可或缺的設備，對整個電力系統的運行穩定性、安全性和經濟性有著至關重要的意義。但是變壓器本身是一個長期處于負荷運行的設備，在長時間運行中必然會受到外界因素的影響，出現各種故障問題，特別是在雷雨天氣，如果接地系統出現故障，其安全事故的發生率變得更高，威脅人身、電網和設備安全。

在配網運行過程中，由于種種原因10kV配變電壓器中性點帶電現象時常發生，導致變壓器臺架、外殼等設備帶電，易發生人身觸電傷亡、漏電等安全事故。

2018年我公司共發生配電線路接地故障118次，其中，變臺避雷器故障67次，樹障9次，絕緣子故障19次，異物13次，其他原因10次。

1.2明確課題目的

小組想通過研制一種配電臺區智能漏電監測裝置，發生接地故障時能發出聲光報警并能向運維人員進行短信通知，便于巡視人員能快速發現故障并能起到警示作用。

1.3查新借鑒

通過對維普網、萬方數據庫、知網、國家科技成果數據庫、中國專利信息網等相關權威網站進行查新，未在數據庫中找到類似專利。

百度搜索結果顯示，目前市場上并沒有配電臺區智能漏電監測裝置。

2項目原理說明

2.1設定目標

小組設定的目標為：發現故障時間30分鐘以內，且不發生人身觸電事件。

2.2目標可行性分析

（1）小組成員由運維檢修部骨干技術人員組成，對設備運維非常了解，在生產過程中能夠運用方法找出存在問題，并加以解決。

（2）除參與活動的小組精英骨干人員，公司組織具有豐富經驗的老員工與電力設備高壓實驗能手，對設計方案與材質進行系統的分析、討論、實驗，最終對提出的方案予以高度的認可與肯定。

（3）公司高度重視小組活動課題，提供了充足的硬件設備支持與資金保障，保證課題順利實施。

2.3提出方案并確定最佳方案

小組集思廣益，圍繞“現有監測手段不能滿足安全生產的相關要求”這一問題，結合公司設備運行實際和相關運維經驗，本著電網安全可靠運行的原則進行綜合分析、討論，提出了對策方案。

2.3.1提出總方案

電源部分借鑒了道路交通警示燈;測量部分借鑒了煙霧感應器;控制回路借鑒了路燈控制電路的創新思路，小組將本次活動的課題總體方案設定為：

漏電監測設備處的惡劣的自然環境中，設備要能夠穩定可靠的工作。首先要有穩定的工作電源，經傳感器獲得電信號，該電信號含有噪聲，經自動量程轉換及濾波電路后得到比較精確的信號，再由A/D 轉換電路獲得數字信號，進入CPU 后，CPU 根據程序將當前的電流值、電壓值、量程、電流、電壓預警值等顯示在LED上，當監測到數據異常時能夠發出預警信號。從而觸發短信報警功能通知運行維護人員。

2.3.2研制的技術難點

（1）電源部分：是否能夠保證不間斷的提供電源

（2）信號采集及控制部分：對于從傳感器中取得的信號，應保證傳送過程中不失真、信號傳輸過程中受到的干擾影響、采集信號在進行數據處理時的精確性。

（3）無線傳輸部分：能夠及時的通過短信通知運維人員。

2.3.3方案解析

圍繞技術難點，對整體研制方案分解，確定所需的元器件。

3項目實施效果說明

小組在最佳方案的基礎上，分別針對裝置的各組成部分進行對策制定，按照 5W1H 原則制定了對策表。

3.1效果檢查

使用監測裝置后對故障發現時間在公司調控中心的SCADA系統進行統計分析：

平均時間：23分鐘，且沒發生人身觸電事件，小組活動目標實現。

4項目推廣前景描述

小組將監測裝置的使用說明和維護注意事項以流程圖的形式做成指導書，并附以文字說明，制作成標準化指導書。

社會效益：停電時間的減少，提高了我公司的供電服務水平，保證了用戶正常用電。使用戶對我公司的服務更加滿意與認可。

經濟效益：故障發現時間平均縮短了120分鐘，2018年配電臺區造成的接地故障67次，累計縮短134小時，故障線路平均負荷為2500KW，可為公司增加收入16.75萬元。

避免因為漏電造成的人員傷亡，具有很強的社會和經濟效益。

5創新點、效果歸納及專利申請或授權情況

5.1創新點

主要功能：研制一種配電臺區智能漏電監測裝置，發生接地故障時能發出聲光報警并能向運維人員進行短信通知，便于巡視人員能快速發現故障并能起到警示作用。

采用的關鍵技術：

1）高可靠復合電源技術：監測終端采用低自放電、高比能量儲能技術，并對電源進行耐惡劣環境設計，實現漏電監測終端全壽命周期的有效供給。

2）防干擾技術：通過傳感器對電位差信息進行高精度采集，采用硬件濾波和軟件算法相結合的方式，實現設備采集的信息準確可靠。

3）低功耗技術：通過對漏電監測終端的器件選型、運行模式設計、電源的低功耗管理以及NB低功耗窄帶傳輸技術實現漏電監測終端的低功耗運行。

4）定位技術：通過基于窄帶通信技術的定位技術，實現終端的定位，為用戶提供準確的資產定位，方便用戶快速找到報警位置，降低對人員的經驗的依賴。

5）免維護技術：通過對電源系統以及終端架構的整體設計，實現終端免維護，降低用戶的運營成本。

6）耐惡劣環境使用技術：終端滿足-30——+60℃使用環境，滿足惡劣環境使用工況，終端具有優異的防水等級。

本次小組成果“研制配電臺區智能漏電監測裝置”已于2019年11月27日向國家產權局申請了專利，并獲得通過。

回首此次活動，小組通過成功研制配電臺區智能漏電監測裝置，創造性的解決了工作面臨的實際問題，提升了供電服務水平，在專業技術、管理技術、人員素質方面得到了提升，為今后工作中解決問題積累了寶貴經驗。

參考文獻

[1]劉哲，周國慶等編著 觸/漏電保護器[M] 北京：化學工業出版社，2008.1.

[2]方昌林，徐剛編著 電氣測量儀器[M] 北京：化學工業出版社，2006.4.