环网柜故障监测方法综述

环网柜故障监测方法综述

张朕

（海南电网有限责任公司海口供电局海南海口570000）

摘要：随着社会经济的高速发展，人类对能源系统，特别是电力系统的依赖性越来越大。环网柜作为电力系统的一个重要组成部分，其安全运行具有重要意义。我国电力行业也得到了进一步发展，而在电力系统中安装环网柜状态监测以及故障告警系统对整个电力系统的正常安全运行是非常重要的，其可以有效确保城市供电系统的稳定可靠，并且内部安装在线监测装置，监测柜内环境温、湿度和其他数据变化，实现提前预警和故障定位。所以，合理设计以及实现环网柜状态监测以及故障告警系统非常具有现实意义。

关键词：环网柜；状态监测；故障

在我国电力系统中，环网柜的应用变得越来越普遍，特别是城市电力系统实际建设过程中，环网柜发挥出了极其重要的作用。所以，人们更加重视环网柜状态监测以及故障告警系统的具体设计和实现。通过GPRS方式将监测数据上传到监控中心，监控中心可以把所有的监测数据保存并统计分析，为状态检修提供大量的参考数据，符合国家电网公司提出的建设智能电网的要求。同时，安装环网柜温度在线监测装置后，可以大大降低巡检人员的工作强度，提高巡检人员的工作效率，可以提高供电公司配电自动化管理水平。

1慨述

环网柜一般集中于一箱体内，结构紧凑、占地面积小，可以放置于马路或者建筑物边上，方便相关供电部门进行管理，当发生电力事故的时候，电力部门可以及时地处理故障；其全封闭、全绝缘放置于户外，可以适应户外部分恶劣环境；同时制作的成本低、维护方便，经济效益高。

环网柜监测的目的是对系统的运行状态进行监视，不断地给出系统分析，帮助电网维护和管理人员及时了解电网电缆运行状态，以消除过程的异常行为，防止灾难性事故的发生。通过对电网电缆实时在线监测，并在故障发生时发出报警信号，从而提醒运行维护人员进行相关的处理。系统监测的研究内容一般包括故障检测、故障定位、故障预测以及故障修复等。对环网柜的监测技术主要从电力电缆、环网柜的环境等方面进行监测。

2环网柜结构框架

为了让预警可以实时存在于相应的环网柜故障里面，可以在预警系统以及检测系统里面应用监控站、监控服务器以及参数采集端，对框架进行分析，设计结构应该比较简单，同时层次清晰，这样有助于设计以及实现系统。除此之外，应该尽量简化预警以及监控系统流程。在三层框架中，各模块是相互独立存在的，在模块间进行交互时，会使用到通信接口。设计系统框架的过程中，可以抽象选择环网柜里面的参数采集端、监控站以及监控服务器中的数据，然后提取检测数据采集层、检测数据分析层以及监测数据表示层，每个层都是互相合作工作的，可以保证环网柜状态监测以及故障告警系统顺利运行。

3环网柜状态监测以及故障告警系统

1、环网柜状态监测以及故障告警系统所具有的功能

（1）环网柜开门监测：当环网柜开启或关闭时，监测仪可实时上报至主站。采用轻触非自锁按钮，接近开关不需要电源，通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁质触发器靠近开关磁场时，和开关内部磁力作用控制闭合。

（2）环网柜环境湿度监控以及环境温度监测：定时采集环网柜的环境湿度/温度情况，一般为15min采集一次，采集完成后实时上报。可设置湿度/温度异常告警阀值，当湿度/温度超出阀值时主站自动报警。

（3）环网柜插接点温度检测：定时采集环网柜插接点的运行温度，一般为15min采集一次，采集完成后实时上报。可设置湿度异常告警阀值，当温度超出阀值时主站自动报警。可能采用无线温度传感器。

（4）开关量监测：监测环网柜内智能开关的开关量，采用光耦对其隔离采集监测。

2、监测装置里面各器件参数

（1）温湿度传感器：采用：数字温湿度传感器SHT1x/SHT7x，SHTxx系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出.它采用专利的CMOSensR技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。

（2）加速度传感器：采用飞思卡尔Freescale的MMA7361L芯片，低功耗输出，其高分辨率，能够测量不到1.0°的倾斜角变化。供电电压：3.3~8V，数据接口：模拟电压输出，灵敏度：±1.5g/6g，低功耗，工作时电流为400μA，休眠模式下为3μA，高灵敏度，在1．5g量程下为800mV/g低通滤波器具有内部信号调理功能。

（3）通讯：具备GPRS通讯：将采集到的数据通过手机短息的形式传送到后台，便于相关人员发现和及时处理发生的故障问题，USB接口：提供主机的程序的下载，外接USB设备对其进行通讯，可以提供具有USB接口的外备进行数据的采集。RS232接口、RS485接口，与带有这种接口的设备进行交互，显著提升了环网柜通讯的灵活性。除此之外，应该开发安卓版手机APP，对环网柜工作状态进行实时查看。

（4）无线温度采集装置：针对环网柜内部的高压节点进行实时的温度采集，测量精度为±0.5℃，在非工作状态下进入超低功耗休眠模式[6]。通过监测环网柜中电缆连接头的运行情况，可以有效防止环网柜中电缆连接头因发热而引发的事故，但由于柜内具有裸露高压，其空间狭小，无法进行人工巡检测温，通常的温度测量方法不能使用，因此采用无线温度在线监测系统，在环网柜内安装无线温度接收器，与高压设备完全隔离。

4环网柜状态监测以及故障告警系统的实现

首先对初始化环网柜所采集到的数据，其中包括接收数据以及发送数据缓冲区等工作。当远程传感器接收到检测参数后，就利用GPRS网络将其传送给服务器。环网柜不仅要检测自身运行状态，还要接收监控站发出的控制命令，同时执行该命令，将执行结构上报服务器。在实现服务器功能的时候，必须实现数据库，系统先封装具体数据库操作，将其封装到另外一个对象里面，调用该数据库对象进行数据库操作就可以了。在服务器初始化过程中，应该和远程感应器以及监控站通信。服务器必须接收环网柜监测信息、警报信息以及配置命令实际执行结果，同时接收监控站查询命令以及配置命令，专门的数据接收具体线程会处理这些接收来的数据。对于无线温度接收器，其会接收柜内各测温探头的数据，然后通过GPRS无线方式将环网柜中各监测点上传的温度数据传输给服务器。服务器端软件就会显示数据，存储、分析、报警、产生报表等。当安装环网柜状态监测以及故障告警系统之后，就会有一个在线监测平台，在值班室部署在线监测平台，实时监测各环网柜上报的数据，监测设备与监测平台通过GPRS进行数据传送。当环网柜出现故障时，监测装置将故障信息实时上报主站，主站接收信息后通过短信将发生故障的环网柜资料、故障内容实时通过短信的方式通知相关运检人员。同时，通过手机APP可实时查看各环网柜的实时监测数据，如环网柜的实时温度、湿度、开关状态、门锁状态、插接点温度等。可在环网柜张贴一维码或二维码，手机APP通过扫描方式直接定位环网柜档案。

总之，合理设计环网柜状态监测以及故障告警系统，并且让其在电力系统实际运行中得到实现，可以确保该系统在实际运行中充分发挥出其所具有的预警作用，对电力系统的正常运行是非常重要的，同时，只有保证具有相应的预警系统安装在环网柜状态监测里面，才可以保障我国电力系统实现稳定有效的发展。

参考文献：

[1]李香龙，孟凡凤，汲胜昌．电缆温度测量用的数字式热电偶温度计[J]．电子技术，2016（11）：63-66．

[2]虢红霞．基于光纤光栅的电力电缆温度在线监测系统研究[D]．武汉：武汉理工大学，2016．

[3]赵建华，袁宏永，范维澄．基于表面温度场的电缆线芯温度在线诊断研究[J]．中国电机工程学报，2016，19（11）：52-54．

[4]李军．光纤光栅测温系统在电力电缆温度在线监测中的应用[J]．华东电力，2015，33（12）：61-63．