配電箱溫濕度自控門禁監測終端

趙海波 錢金平 倪建友 何應華 袁 鳳 湯泰來

（1.國網浙江海鹽縣供電公司通元供電所，浙江 嘉興 314300 ；2.浙江京禾電子科技有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 前言

目前，全社會對電量的需求與經濟的飛速發展保持著正相關的快速增長態勢，隨著用電量需求的不斷擴大，配變的數量也與日俱增。在這樣的情況下，對配電箱的高效管理與控制的矛盾問題日益突出。許多電力設備的運行對環境都有較高要求，溫濕度過大都會對設備的正常運行造成安全方面的威脅。高溫高濕環境容易造電力設備燒壞，爬電等事故。良好的運行環境會延長電力設備的壽命以及保證表計計量的精準度，降低故障率。在現場，配電箱的應用環境以及表箱內的環境參數信息無法有效獲取并對其進行改良，由此引發的在高溫高濕天氣狀況下的設備和操作的安全風險就很大。因此，建立有效的主站平臺，利用傳感單元采集配變箱內的各項環境參數用以改善其運行環境顯得尤為迫切。

2 配變箱現狀

配變箱的四周多有通風口，在潮濕的天氣下，配變箱內的濕度會變得極高，由于沒有有效的除濕系統，這樣高濕環境容易造成爬電等事故發生。

另外，如果在配變箱門未關的情況下，里面的設備將直接暴露于外界。雨雪天氣下會導致雨水直接淋濕設備，鳥獸可隨意進入配變箱，安全意識不強的行人更可觸及設備，這些狀況的發生都有可能引起配變箱引起設備燒壞、火災、人員觸電等安全事故。

圖1

夏日是用電的高峰，配變的負載往往會一直處于過大的狀態，導致配變箱內溫度驟升。因為沒有良好的散熱系統、除濕系統，配變箱內的溫濕度會持續維持在高溫高濕狀態，設備運作在如此高負荷的極限環境下，容易引發電力設備燒壞、爬電等事故風險。

3 電力背景

圖2

隨著電力系統改造的推進，智能化集抄技術的涌現，各級變壓器、配變箱等電力資產設備可監測、可控、可巡檢的要求普及化。這在一定程度上極大的降低了需要人工去監測、檢查的高人力成本，并加強了資產的可控性。雖然電力設備有著嚴苛的環境要求，但是現場極度復雜的環境狀況以及不可預見性，導致了電力資產面臨著各種事故的威脅。集中表現在：過于惡劣的環境加速了設備的老化；高溫高濕的天氣狀況導致爬電事故的發生；電力設備工作在溫度過高的環境下引發的火災等。由于這些電力設備缺乏獨立的實時監測及改善機制，使得電力資產工作在高風險中。

4 智能監測終端

為了降低電力資產的風險，提高電力資產的可控性，溫濕度自控門禁監測終端就是基于此目的研發的，并建立起一套有效的配變箱監測方案：通過對現場配變箱內的環境參數進行采樣、記錄并上傳至主站，建立起一系列長期有效的一手數據，記錄下每個配變箱的工作環境， 通過縱向和橫向的比較為以后的配變箱安裝標準提供有力數據，也可以改善配變箱內電力設備的工作環境，延長設備壽命和降低工作風險。

和其他行業的物聯網應用一樣，配電箱監控系統是電力物聯網的一個具體應用。總體架構分為感知層、網絡層、應用層。感知層是建立統一的信息模型，實現各環節數據的感知和表達，網絡層是按照標準化的網絡規范實現數據的交換，應用層則是將數據信息統一進行管理并且開放端口給各類業務提供數據支撐。我們所設計的智能化配電箱溫濕度自控門禁監測終端 利用傳感單元（如：溫濕度傳感器，接近開關，后期可加攝像頭等）獲取配電箱內的環境參數信息，通過一定的網絡方式（短信方式）發送到指定后臺（指定電話號碼，服務器后臺），主站管理者可以實時監控配電箱內的環境信息，也可以在現場未鎖死門，以及非工作人員的非自然開門等異常狀況發生后，觸發門禁監測模塊感應到配電箱門的非正常開啟，再利用GPRS模塊（短信方式）將消息傳送告知后臺，實現主站管理者與配電箱現場狀態進行互動，方便主站管理者對現場的實際情況的掌控，實時了解現場的環境以及配電箱的狀態。配電箱內設有降溫排濕系統，通過閥值設定，當配變箱內達到一定的溫度或濕度的時候則啟動相應的硬件設備來降溫除濕，達到另一個關閉閥值的時候則自動關閉系統，整套系統為回環控制，并且會在啟動或者關閉硬件設備的時候告知主站進行報警異常處理。若長時間處于過高溫的時候，則需要安排人員對現場進行處理，保護配變箱內設備。

4.1 適應性

溫濕度自控門禁系統具備調制式紅外通訊功能，可通過掌機紅外通訊方式配置終端參數，在不同的地區以及環境下對應不同的配置，增加設備的適應性，亦可對儲存在終端的數據進行讀取調用。方便對終端的管理和維護。

4.2 高效性

對溫濕度自控門禁監測終端增加地理系統的識別和標示，在出現異常時進行報警，傳遞的地理信息，工作人員根據傳遞的地理信息，在溫濕度自控系統無法有效解決內部的溫濕度異常狀況時，可以通過派遣工作人員去現場人工緩解配變箱內的異常狀況，起到保護配變箱的作用。

5 終端模塊介紹

如圖1所示，溫濕度門禁監控終端主要由以下模塊：微處理器電路模塊，溫濕度模塊，接近開關模塊，電源管理模塊，電機模塊（排濕排熱），紅外通信模塊以及GPRS模塊。

微處理器模塊是信息的交換以及控制處理模塊：接收、處理和轉發相應的環境信息數據；溫濕度模塊和接近開關模塊則為終端信息采樣模塊：將感應到的數據實時傳輸至微處理器，通過微處理器控制終端的運作以及將信息上傳。其中紅外通信模塊是通過掌機設備將數據變量寫入終端中，GPRS模塊則為將數據上傳至主站平臺。

如圖2所示為微處理器的反饋控制流程，通過溫濕度傳感器的實時感應、接近開關監測到的數據，通過算法自行控制以及發出警告上傳給主站平臺。如監測到的數據在可控范圍內，則終端自行判斷設備的工作環境，并控制設備保持在安全的環境范圍內，降低了人工操作的繁瑣性以及差錯性。

6 試用狀況

溫濕度自控門禁監測終端已于2014年8月安裝在浙江海鹽縣通元鎮三友村10kV三友烏鴉浜30062公變配電箱內，經過幾個月的運行，每日能按時收到24條心跳短信。在配電箱內高溫的情況下，自動啟動風扇進行降溫，在大霧高濕天氣下，設備自行判斷啟動除濕系統，在短時間內能夠將溫濕度降低到閥值范圍內，保護電力設備的正常運行，增加設備的壽命。經過定期巡檢，此設備能及時上報門禁狀態以及環境情況。

7 效益作用

7.1 直接經濟效益

配變箱內高溫高濕的環境狀況可以通過溫濕度模塊進行自行監測，并利用設置的回路系統，自控工作，改善配變箱內的高溫高濕環境，使設備運行在合適的溫濕度下。也會通過遠程通訊模塊，GPRS或者短信方式與主站通訊。將異常信息實時上傳給主站或指定手機，避免人工的現場巡視維護工作，溫濕度自控門禁監測終端具有地理信息標示，異常信息中傳遞的地理信息能及時指導工作人員快捷搶修，及時有效的處理各種異常狀況。節省了人力，物力，財力，可以避免用戶和供電企業方面的直接經濟損失。

7.2 長期效益

實現長期有效的對配變箱內部溫濕度的監測，通過環境的監測可以建立起長期的環境狀態監測信息，對以后配變箱的改造升級以及設計的考量，提供數據支持。也為下一代的配變箱安裝以及設計標準提供一手數據。

7.3 社會經濟效益

通過對溫濕度以及門禁的監控，實時了解并且掌控配變箱內的環境狀態，可以有效的預防配變箱內的一系列安全隱患，實現人機器信息交流的可靠性以及產品運行的安全性。

結語

溫濕度自控門禁監測終端可以實時了解并掌握配變箱內的環境狀態以及配變箱的門的開關狀態，當出現異常時，及時上報主站或者工作人員手機，對于配變箱內設備的運行提高可靠性的指導意義。對于配變箱內設備長期穩定運行提供可靠保障，管理人員可以依據現場的溫濕度狀態以及門開關狀態，可以判定是否終端本身可以解決這問題還是需要人工去維護，降低工作人員的外出率，提高工作效率，并且在設備的運行過程中，長期建立有效的數據留存，對于后期配變箱的安裝以及設計具有指導意義。

[1]石勇，鄒永龍，章金明.新型配電箱門鎖在智能配電臺區中的應用. 湖州師范學院學報[J]，2013（03）.

[2]張羽.無線溫濕度監控及預警系統的設計與實現.東北大學[D]，2011.