引言

目前排查線路中的漏電流常采用人眼觀察線路中破損的地方從而找到故障點的方法,或使用普通電流鉗形表去檢測。這種傳統(tǒng)的排查方式需要耗費大量人力、物力,并且周期長,同時還存在很多的局限性,比如不能在漏電流很小的時候及時發(fā)現(xiàn)故障點,當線路中的漏電故障點不是一直存在時,比如潮濕天氣時線路漏電流會增大,晴天時又幾乎沒有,對于這種情況排查起來也十分困難。在這種背景下,智能低壓配網(wǎng)巡檢儀應(yīng)運而生。

1智能低壓配網(wǎng)巡檢儀的設(shè)計與實現(xiàn)

1.1總體設(shè)計思路

巡檢儀主要由主機裝置與客戶端APP組成,主機裝置具備漏電流/電流測量、電壓測量、漏電監(jiān)測與報警、本地數(shù)據(jù)記錄和遠程通信等功能,采用可充電電池,可實現(xiàn)24h不間斷遠程監(jiān)測:APP客戶端具備設(shè)備管理、實時數(shù)據(jù)查詢與參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢、報警信息接收、故障點定位導航等功能。當主機裝置監(jiān)測到漏電流超限時會主動上報到客戶端APP,用戶可利用導航功能導航到達故障點。

1.2主機裝置電路設(shè)計

巡檢儀主機裝置電路系統(tǒng)主要由微處理器、信號采樣、按鍵模塊、顯示單元、通信模塊、存儲模塊等子單元構(gòu)成,如圖1所示。高精度的信號采集單元將信號數(shù)據(jù)傳到微處理器,微處理器處理數(shù)據(jù)并輸出到顯示單元,同時將數(shù)據(jù)傳送到存儲單元,由存儲單元進行數(shù)據(jù)記錄。通信模塊負責與遠端服務(wù)器/APP的數(shù)據(jù)交換。

主要模塊的實現(xiàn)如下:

1.2.1信號采樣

主機裝置可測量幾毫安至幾百安的電流,極寬的測量范圍造成了硬件電路設(shè)計的復雜性。為了采樣到幾毫安的漏電流,采用了高精度的電流傳感器,可檢測到微弱的電流信號:微處理器通過控制多路開關(guān)芯片來切換設(shè)置了不同增益的采樣通道,從而實現(xiàn)量程的自動切換。微處理器內(nèi)置的高精度AD模塊負責將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,經(jīng)軟件算法進行一系列的濾波等處理,獲得最終的測量值。

1.2.2存儲模塊

存儲器采用了外置的128MMicroSDCard,微處理器與SD之間的通信采用SPI方式,降低了對微處理器I/o資源的占用:同時電路板上增加了USB控制芯片,使得主機裝置可以通過USB線纜連接上計算機,極大地方便了對主機存儲數(shù)據(jù)的查看與處理。

1.2.3通信模塊

通信模塊采用了SIMComwireleSSSolutionS公司的SIM800C模塊,該模塊是一款四頻GSM/GPRS模塊,其性能穩(wěn)定,外觀小巧,性價比高。主機裝置通過SIM800C模塊與遠端服務(wù)器建立連接,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)器存儲與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),使得客戶端APP可與主機裝置進行數(shù)據(jù)通信。

1.3軟件設(shè)計

為了滿足主機裝置運行的可靠性,使信號采樣、數(shù)據(jù)處理與存儲、無線通信等任務(wù)相互獨立、并發(fā)執(zhí)行,軟件設(shè)計上采用了RT-Thread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。圖2所示為一個嵌入式實時多線程操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,它體積小、成本低、功耗低、啟動快速,除此以外,RT-Thread還具有實時性高、占用資源小等特點,非常適用于各種資源受限的場合。

1.4外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能低壓配網(wǎng)巡檢儀外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示,采用了大口徑鉗頭設(shè)計,可滿足常用場景的需求。具有LCD顯示窗口、按鍵及電壓插孔等。外殼采用ABS復合材料,電絕緣性好,并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響,可在大多數(shù)環(huán)境下使用。

2巡檢儀的運用

使用智能低壓配網(wǎng)巡檢儀進行低壓配網(wǎng)漏電故障巡檢時,在疑似有漏電故障的低壓線路中按圖4所示裝設(shè)好主機裝置。

接著安裝客戶端APP,在APP上添加現(xiàn)場設(shè)備,成功綁定后通過APP進行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置等。APP功能界面如圖5所示。

當線路中出現(xiàn)漏電流時,主機裝置會及時將報警信息推送到用戶端APP上,其顯示界面如圖6所示。

3典型事例

2017年6月20日,某供電所轄區(qū)內(nèi)的洪橋街道配電臺區(qū)1#線又發(fā)生了漏電故障并引起智能總保跳閘。供電所運行人員聞訊后隨即趕赴現(xiàn)場進行故障排查,經(jīng)現(xiàn)場檢查低壓線路無明顯異常后,運行人員對故障線路進行試送電,發(fā)現(xiàn)此時漏電故障源已經(jīng)消失:這種間歇性偶發(fā)的漏電故障是供電所運行檢修人員最為棘手的。

運行人員通過現(xiàn)場巡視分析,初步判斷該間歇性漏電故障可能是由部分用戶表后用電設(shè)備用電時引起的,隨著這些用電設(shè)備的再次用電,很有可能再次產(chǎn)生漏電故障。于是運行人員在疑似故障漏電用戶的接戶線處安裝了智能低壓配網(wǎng)巡檢儀。果然裝設(shè)在某戶接戶線上的巡檢儀監(jiān)測到了漏電流故障,并同步在運行人員手機APP中顯示漏電閾值超限報警。這一次設(shè)備運行人員根據(jù)巡檢儀導航直接到達故障漏電點并排除了漏電故障。

4結(jié)語

智能低壓配網(wǎng)巡檢儀能夠?qū)崟r監(jiān)測線路中的漏電流大小,具備漏電流數(shù)據(jù)記錄、漏電流報警閾值設(shè)置等功能:當監(jiān)測到漏電流超限時能主動上報到用戶APP,用戶也可查詢當前、歷史漏電流大小:該裝置同時具備定位功能,可導航用戶到達故障點,及時排查出故障線路,高效便捷。

實踐證明,智能低壓配網(wǎng)巡檢儀對監(jiān)控用戶用電情況,及時發(fā)現(xiàn)、鎖定漏電故障,快速導航、處理漏電故障效果明顯,實現(xiàn)了對低壓線路漏電流的實時監(jiān)控,是運行人員開展漏電故障排查的得力幫手,為低壓線路漏電故障排查提供了一個高效快捷的模式。