配变分支回路监测智能终端的研究

配变分支回路监测智能终端的研究
发布时间：2022-10-27T08:21:38.750Z 来源：《科技新时代》2022年第11期6月作者：李洪卫王佳佳
[导读] 低压配电线路是城市配电网的重要组成部分
李洪卫王佳佳
（深圳供电局有限公司，深圳 518001）
摘要：低压配电线路是城市配电网的重要组成部分，低压配电线路负荷监测关系到供电局制定供电规划、改善供电质量和提高供电可靠性，也是保障城市配电网安全稳定运行的重要措施。

本文基于智能物联网技术和集成感应式电压传感技术，研究了一种应用在低压分支线路的微型智能终端，实现线路电压、电流及温度的在线监测，提供线路过流、温度过高、失压等多维度故障智能告警，提高了配变运维效率。

同时，该终端无外接线，支持不停电无感知安装，能够快速定位并处理现场故障，大大缩小停电时间，具有较好的推广应用价值。

关键词：配电变压器；分支回路监测；微型传感器；多维故障告警
Research of intelligent terminal for monitoring and control of distribution circuit
Lihongwei Wangjiajia
(Shenzhen Power Supply Bureau Co., Ltd., Shenzhen 518001, China)
Abstract：Low-voltage distribution lines are an important part of the urban distribution network. The load monitoring of low-voltage distribution lines is related to the power supply bureau to formulate power supply plans, improve power supply quality and improve power supply reliability, and is also an important measure to ensure the safe and stable operation of urban distribution networks. Based on the intelligent Internet of Things technology and integrated inductive voltage sensing technology, this paper studies a miniature intelligent terminal applied in low-voltage branch lines to realize online monitoring of line voltage, current and temperature, and to provide line overcurrent, overtemperature, and fault conditions. Multi-dimensional fault intelligent alarms such as voltage, etc., improve the efficiency of distribution and transformer operation and maintenance. At the same time, the terminal has no external wiring, supports non-perceptual installation without power failure, can quickly locate and deal with on-site faults, greatly shorten the power failure time, and has good promotion and application value.
Keywords：Distribution transformer; branch circuit monitoring; micro sensor; multi-dimensional fault alarm
0 引言
城市低压配电设备直接面向用户，数量大，是配电网的重要组成部分。

在长期运行过程中，由于环境条件差，运行电流大，散热不好，设备的接头部位因绝缘老化或接触电阻过大而出现过热现象，影响设备的使用寿命甚至导致火灾，造成大面积停电，直接影响整个台区的可靠运行，因此，供电公司会定期对低压配电设备的进出线表面温度进行测量；据不完全统计，国内不少供电公司均出现过不同程度的低压配电柜和电表箱火灾事故，并造成巨大经济损失，甚至人员生命财产损失，因此有必要采取一种高效、便捷的措施对低压配电设备实现在线监测及故障预警。

由于低压配电设备地域分布广，数量大，需要监测的节点多，人工监测手段比较低效，日常运维十分困难；随着城市化进程的推进，及人民生活水平的提供，配用电设施的建设越来越多，维护量越来越大，人力配置难以覆盖。

因此迫切需要一种智能运维系统，在降低人力需求的同时，保障用电系统的可靠运行。

低压配电系统网络拓扑结构复杂，由于历史原因或改扩建，大多数没有图纸记录，因而无法进行分区、分压、分线和分台区线损的自动统计线损计算。

在配变负荷实时监测的基础上，负荷检测不全面，无法对配网规划提供决策。

目前运维人员常采用示温蜡片或红外测温仪进行定期测温，两种方式均需要安排大量的人力来24小时巡检，且实际工作中因受到工作条件限制，运维人手不足，低压配电设备温度巡检工作被忽略，造成了不少事故和经济损失；而近年来很多在线监测解决方案，无法很好的解决通信、工作电源以及施工便捷性的问题本。

尤其是城中村低压馈线负载过重，故障频发，且低压用电负荷波动较大，因此掌握负荷运行数据和故障快速定位对运维很重要。

目前采取的人工测负荷方式效率低，且无法有效实时地进行低压馈线负荷监控，不能全面掌握该条低压馈线的负载变化情况，对线路故障也需要大量耗时去查找，所以开发一种智能低压回路监测装置具有重大的意义和广阔的市场前景。

1 智能物联网技术
本文结合先进的人工智能技术、数字系统控制技术、自组网无线通信技术和传感器技术等先进技术，开展集测量、通信、预警等多种功能于一体的低压分支回路智能检测关键技术研究。

采用低功耗嵌入式平台，应用物联网无线自组网技术，研制新型传感器，实现配电线路运行状态的在线检测，本文涉及智能物联网技术主要包含在以下各个方面：
1)自组网技术：采用物联网新技术，实现低功耗、长距离通信；
2）新型电流传感器：采用罗氏线圈测电流原理，自研非接触式电流传感器和积分器；
3）新型温度测量技术：采用红外测温原理，自研超低功耗智能红外温度电路，实现非接触式测温；
4）超低功耗技术：采用微能量收集技术+微功耗系统；
5）电场电压测量技术：基于先进自主传感器电场感应融合的低成本电压测量装置；
6）智能报警平台：基于大数据和云平台，对监控数据及实际效果进行比对分析，建立电缆运行故障早期预警系统。

7）非停电式安装和维护技术。

2 配变分支回路监测智能终端硬件架构
该智能终端数据流如下：对电流、电压、温度均采用隔离技术进行监测，同时可以不停电无损安装，并通过物联网方式，将故障数据发
送到运维平台，将被动抢修，变为主动运维；支持现场显示及故障指示。

本终端由取能+测量一体化模块，基于电场原理的电压传感器模块，基于红外波原理的温度传感器模块，OLED显示模块，电源调理模块，磁感应模块，多核处理器模块组成。

配变分支回路监测智能终端的工作原理如图1所示：取电+测量一体化传感器（CT）负责取电和提供电流采集的原始信号，同时电源调理模块能将CT与后备电池两种能源调理后稳压输出给系统供电，多核处理器控制电压传感器和温度传感器进行电压和温度采样，同时受磁感应模块信号触发驱动 OLED屏进行信息显示和人机交互。

图1 硬件结构框图
Fig.1 Hardware structure diagram
3 配变分支回路监测智能终端技术参数
配变分支回路监测智能终端是一款基于RF/LoRa/NB-IoT技术的物联网智能传感器，集数据采集、数据处理、通讯传输、内置电源于一体，主要实现配变分支回路的温度、电流、电压或带电状态的在线监测，急过热、过负荷、失压事故告警。

避免火灾隐患，实现故障快速定位，快速复电，变“被动抢修”为“主动运维”，其技术参数如表1所示。

结合大数据应用，可实现配电线损分析、网络拓扑溯源、设备台账管理等高级应用功能。

4 总结
本文通过基于无线物联网及新型传感技术研究，实时了在线监测低压配电设备进出线的电流、电压及温度，并自动智能报警的功能。

自主研制配变分支回路智能监测终端，该终端具备现场显示及故障指示功能，支持谐波监测及故障录波；同时采用人工智能相关技术，对监控数据及实际效果进行比对分析，通过低压配电系统故障预警系统的建立，有效杜绝了火灾事故，为扩容及运维提供了辅助决策。

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