基于低壓配電網(wǎng)的智能漏電檢測(cè)裝置的研究及應(yīng)用

鄭喬，楊軍，邱衛(wèi)衛(wèi)，李鵬，裘煒望，黃偉，蘇林志

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司臺(tái)州市路橋區(qū)供電公司，浙江臺(tái)州，318050）

1 智能漏電檢測(cè)裝置原理與結(jié)構(gòu)

1.1 智能漏電檢測(cè)裝置總體方案選擇

漏電保護(hù)是一種檢測(cè)低壓配電系統(tǒng)發(fā)生漏電并及時(shí)切斷電源的技術(shù),其目的主要是防止人身觸電傷害及預(yù)防電氣漏電引發(fā)的火災(zāi)事故。多年來(lái)的實(shí)踐證明,漏電保護(hù)器對(duì)用電安全起到了顯著的保護(hù)作用。長(zhǎng)期以來(lái),對(duì)漏電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究主要集中在礦井和低壓農(nóng)電系統(tǒng),對(duì)城市配網(wǎng)的漏電保護(hù)技術(shù)關(guān)注點(diǎn)鮮少涉及。借鑒查新資料，提出兩種實(shí)現(xiàn)漏電電流監(jiān)測(cè)的總體方案，并進(jìn)行選擇。

圖1 總統(tǒng)方案選擇圖

利用Matlab軟件搭建了仿真模型，針對(duì)卡鉗式電流互感器的電流監(jiān)測(cè)裝置，以及一體式電流互感器的電流監(jiān)測(cè)裝置這兩種實(shí)現(xiàn)漏電電流監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行仿真試驗(yàn)，對(duì)兩者完成成功率進(jìn)行測(cè)試、分析。首先，利用Matlab軟件搭建了仿真模型，設(shè)定6個(gè)不同泄漏電流分別進(jìn)行試驗(yàn)，借助仿真波形統(tǒng)計(jì)兩種裝置完成電流監(jiān)測(cè)成功率，并進(jìn)行對(duì)比分析，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

表1 電流監(jiān)測(cè)成功率

對(duì)兩種方案對(duì)比分析，從上表可以看出，卡鉗式和一體式電流互感器均可達(dá)到90%以上的采集成功率，一體式電流互感器成功率雖稍高于卡鉗式，但考慮到安裝一體式需要用戶停電安裝，因此，綜合考慮后最終選擇基于卡鉗式電流互感器的電流檢測(cè)裝置為最佳方案。

1.2 智能漏電檢測(cè)裝置總體方案選擇

為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值，滿足監(jiān)測(cè)成功率99%的目標(biāo)，對(duì)最終確定的最佳方案進(jìn)行分解，分為數(shù)據(jù)傳輸單元、系統(tǒng)組成單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

圖2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分解圖

對(duì)數(shù)據(jù)傳輸單元、系統(tǒng)組成單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行詳細(xì)的分解，制定最佳方案如圖3所示。

圖3 最佳方案分層圖

2 智能漏電檢測(cè)裝置制作方法

根據(jù)低壓臺(tái)區(qū)智能漏電保護(hù)裝置研發(fā)流程，按照5W1H原則制定了切實(shí)可行的目標(biāo)量化對(duì)策表，如表2所示。

表2 目標(biāo)量化對(duì)策表

2.1 裝置整體接線、組裝

按照設(shè)計(jì)思路，按照裝置結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)要求，將數(shù)據(jù)傳輸單元、系統(tǒng)組成單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行內(nèi)部接線。完成內(nèi)部接線后，對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行整體連接、固定，完成了智能漏電保護(hù)監(jiān)測(cè)裝置的整體組裝，裝置組裝整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 整體組裝實(shí)物圖

2.2 裝置監(jiān)測(cè)成功率測(cè)試

將組裝好的智能漏電保護(hù)裝置連接示波器進(jìn)行監(jiān)測(cè)成功率測(cè)試如圖5所示。

圖5 智能漏電保護(hù)裝置測(cè)試接線圖

根據(jù)讀取數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)成功率為99%，滿足目標(biāo)要求，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 可靠性驗(yàn)證

3.1.1 裝置模擬測(cè)試

組裝完成后，對(duì)智能漏電保護(hù)裝置進(jìn)行模擬調(diào)整測(cè)試。首先，計(jì)算每路剩余電流的最大值、最小值、平均值。

圖6 計(jì)算結(jié)果圖

然后，查詢臺(tái)區(qū)剩余電流設(shè)定值、當(dāng)前值，查詢某臺(tái)區(qū)一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的全部剩余電流值，超出設(shè)定閾值的紅色顯示。如圖7所示。

圖7 剩余電流超閾值告警圖

裝置可查詢某一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)一段時(shí)間內(nèi)的剩余電流值，以數(shù)據(jù)曲線形式展示。

圖8 剩余電流曲線圖

3.1.2 裝置運(yùn)行檢查

用戶智能漏電保護(hù)裝置加工完畢并經(jīng)試驗(yàn)合格后，通過(guò)運(yùn)維檢修部及安全督察部提出了應(yīng)用申請(qǐng)，并得到了獲批。

2021年7月，制作了2套智能漏電保護(hù)裝置，該裝置2萬(wàn)元，經(jīng)試驗(yàn)合格后，將裝置安裝在所轄臺(tái)區(qū)怡海世家，并對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行了跟蹤、記錄。

統(tǒng)計(jì)7月份應(yīng)用期間，該臺(tái)區(qū)共發(fā)送了10次故障停電，對(duì)監(jiān)測(cè)成功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 監(jiān)測(cè)成功率統(tǒng)計(jì)表（%）

從上表可以看出，自裝置安裝使用以來(lái)，實(shí)際監(jiān)測(cè)成功率達(dá)到90%，智能漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置完全發(fā)揮了監(jiān)測(cè)斷電上報(bào)功能，達(dá)到主動(dòng)運(yùn)維的要求，大大提升了供電可靠性，目標(biāo)確認(rèn)成功。

4 取得效果

（1）時(shí)間效益

智能漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的順利應(yīng)用，改變了人員被動(dòng)、滯后性操作的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)搶修，減少了停電時(shí)間，避免了因停電造成的損失，提升了運(yùn)維的高效性。

（2）安全效益

通過(guò)安裝智能漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，可以實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崟r(shí)采集到客戶端-表箱-分支線-臺(tái)區(qū)的剩余電流數(shù)據(jù)，特別是線路跳閘故障瞬間的漏電數(shù)據(jù)；采集到的數(shù)據(jù)能夠從現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)街髡竟芾矶耍恢髡竟芾矶顺绦蚰軌驅(qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)瀏覽分析，提高了運(yùn)維的安全系數(shù)，已得到市公司安質(zhì)部和運(yùn)檢部的一致認(rèn)可和推廣。

（3）社會(huì)效益

智能漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置自投入使用以來(lái)，已經(jīng)累計(jì)上報(bào)單戶停電告警3216條和抽屜開(kāi)關(guān)停電告警31條，報(bào)修人員不再被動(dòng)等待客戶打電話報(bào)修，提高了主動(dòng)服務(wù)意識(shí)和水平，接到供電公司主動(dòng)聯(lián)系電話的很多客戶反映很驚訝，紛紛表示供電公司的服務(wù)很貼心。

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用“基于卡鉗式電流互感器的電流監(jiān)測(cè)裝置”的原理，研制出了數(shù)據(jù)傳輸單元、系統(tǒng)組成單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元相互配合的的低壓臺(tái)區(qū)智能漏電監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，主要有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：(1)主站管理系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢，歷史查詢、報(bào)警數(shù)據(jù)等查詢，管理人員能夠根據(jù)實(shí)際要求對(duì)客戶端的剩余電流進(jìn)行各種查看分析；(2)采集器可自動(dòng)根據(jù)自身存儲(chǔ)的停電前1秒鐘內(nèi)的泄露電流的曲線、以及電壓的波動(dòng)，計(jì)算出最有可能的引起剩余電流保護(hù)器動(dòng)作的客戶，以短信方式直接發(fā)送到運(yùn)行人員的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維。填補(bǔ)了該領(lǐng)域的技術(shù)空白，試驗(yàn)驗(yàn)證了該智能漏電檢測(cè)裝置的安全性和有效性，具備良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。