普洱地區配電網戶外箱智能化防凝露技術研究

李學妨，何春紅，吳秋玫，張瑜桐

（云南電網有限責任公司普洱供電局，云南普洱 665000）

0 引言

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

首先，目前對配網戶外箱的受潮治理通常是在戶外箱內安裝加熱板，以及電力技術專業人員到現場通風，或采利用防潮燈、提高溫度、對流換氣等技術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境以及配網戶外箱結構復雜，管理人員資源受限以及缺乏遠程監視技術措施、運維管理部門很難完全消除箱內發生受潮凝露的風險，導致高概率的停電檢修，嚴重影響供電服務可靠性和質量。

其次，在配網戶外箱除濕裝置的運維方面也存在諸多問題。常規電氣箱內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，需要安裝很多數據量的除濕終端。據統計，通常一條配電網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，如接線裸露導致濕度過大后電氣設備燒毀。當運維單位使用大量冷凝除濕機設備后，這些設備所在環境都在電氣箱內部，日常巡視困難，對分散投運的除濕機管理責任大、壓力更大，這勢必導致對除濕機運行管理的無序和混亂。

最后，隨著普洱城區電纜數量的增加，尤其新城區的電纜配電網路徑設置有多臺配電網箱式設備，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備檢修和故障分析。但是很多設備都在電氣箱內，即便人員到了現場也無法知道電氣箱內的信息。同時，配網戶外箱處于室外露天環境且內空間相對狹小，運行環境較差，經常出現電氣故障，造成區域供電中斷，造成設備經濟損失和一定的社會影響。

為有效防止凝露的產生，解決因凝露導致的電氣設備損毀，減少突發故障停電的概率，亟需對配電網戶外箱防凝露技術進行研究分析，引入物聯網技術以及智能化技術系統性地解決戶外箱凝露問題。

根據凝露產生的機理和普洱地區氣候環境下的配電網戶外箱的實際運行特點，提出采取多類型組合除濕優化技術（圖1）。該方法集合了3種常見除濕法的優點，同時彌補各自的缺點和不足。除濕裝置包括加熱器、半導體除濕機、轉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，可以根據季節變化遠程設定不同的潮濕度，根據氣候條件差異、不同類型的配網戶外箱采用多類型的除濕技術，提升除濕、除潮的效果。

圖1 多類型組合除濕優化技術模型

1 配電網戶外箱微氣象智能化監控系統研究

采用物聯網技術、感知技術、自動化技術以及信息技術，對配網戶外箱受潮微環境治理。對配網戶外箱安裝溫濕度傳感器，實時采集箱環境數據，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據進行聯動，實現自動化控制除濕裝置，并將控制數據以及環境數據實時上傳到箱微環境傳感器數據平臺，結合氣象局氣象數據實時對箱進行主動式、預防式除濕除潮。

通過構建箱微環境監控預警中心，采用數字化、可視化的方式呈現箱微環境正常、預警、故障3種狀態分布及數量，通過故障風險智能化配置策略將箱微環境數據及位置及時發送到電力技術人員的移動設備上，以隨時查詢箱微環境數據狀態及預警信息。箱微氣象智能化監控系統由高性能的Linux操作系統、MySQL數據庫、Tomcat中間件等運行環境、基于物聯網技術的溫濕度傳感器、基于物聯網的智能控制器以及通信網絡、安全防護設備等基礎設施以及數據采集、分析預算、可視化展示應用軟件組件構成（圖2）。

圖2 箱微氣象智能化監控系統的拓撲結構

配電網戶外箱微氣象智能化監控系統主要包括以下7個功能模塊。

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

（2）數據采集平臺：負責采集管轄區內箱微氣象環境傳感器數據狀態以及報警數據、箱位置、箱資產、運維管理人員等數據，并且結合大數據分析技術、人工智能算法模型對所采集的數據進行處理、運算，保證數據傳輸的及時性、高效性和安全性。

（3）遠程監控管控模塊：功能包括箱微環境參數設置、手動/自動切換、設備遠程監測、定期任務、數據存儲等。

（4）系統平臺為運維管理人員提供Web管理模式和移動端APP（Application，應用程序）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：箱智能化監控系統集成百度地圖功能，系統在地圖上標注箱位置（經緯度坐標），箱的具體狀態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）系統軟件采用B/S架構：實現網絡查詢，有豐富的數據和狀態信息、控制策略可使用。

（7）信息系統及數據安全性設計：包括對操作控制權限物理綁定站端服務器和和操作者身份認證以保證安全。

箱微環境智能化監控系統可對分散布置的智能控制器設備通過物聯網技術進行組網，智能控制器擁有內置通信模塊，可實現遙控、遙測、遙信、遙調等四遙”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，實現多對象和帶邏輯的高級智能控制，以實現用戶的多種控制策略，實現對整套裝置的智能管理。

箱微環境智能化監控系統平臺通過冷凝除濕技術和加熱防潮技術的綜合使用，充分發揮不同防潮技術各自的優勢，更好的實現防潮除濕目標，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。

箱微環境智能化監控系統可實時監控除濕設備、傳感器等設備是否發生故障，溫濕度是否超標，通過控制器的I/O口開關量監測箱門的開關狀態、煙霧監測或水浸監測，還可以接入帶通信功能的SF6壓力監測裝置、電氣接頭溫度監測裝置信號，并及時通過系統、APP、短信等方式預警，達到狀態檢修要求。

2 微氣象智能化監控系統與臺區數據融合管控

在箱微環境智能化監控系統中導入臺區數據，或通過電力業務應用系統臺區數據接口API（Application Programming Interface，應用程序接口）與微環境智能化監控系統進行自動對接數據，在微環境智能化監控系統中實現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及供電服務范圍，快捷、智能化地通知臺區經理進行應急響應以及開展供電服務保障工作。

3 微氣象智能化監控系統與“戶變關系”數據融合管控

在箱微環境智能化監控系統中導入“戶變關系”數據，或通過電力業務應用系統相關的“戶變關系”數據接口API與微環境智能化監控系統進行自動對接數據。當配電網戶外箱發生故障時，系統自動繪制所影響到的供電服務范圍區域圖，為運維管理人員提供系統化的全鏈路的配電網戶外箱運維管理平臺。

通過對配電網戶外箱的智能化運維研究，系統平臺將臺區數據、“戶變關系”數據進行系統化融合，構建智能化的動態全鏈路監控服務場景，為運維人員可視化呈現戶外箱運行狀態在供電服務保障中的影響及風險。

4 結束語

本文針對普洱地區氣候特點及配電網戶外箱運行實際情況對配電網戶外箱凝露產生機理進行了研究分析，提出了分氣候多類型組合除濕優化技術，針對不同類型的配網戶外箱可采用多類型的除濕技術，提升除濕、除潮的效果。設計了配電網戶外箱微氣象智能監控系統，能有效實現對配網戶外箱局部微氣象環境的在線監控與智能防凝露，實現對戶外配網戶外箱的智能監控。解決目前配網戶外箱除濕業務任務重、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的電氣故障造成的經濟損失，為電網的安全、穩定、健康、經濟運行提供技術保障。