路灯线路漏电远程监控系统功能设计

李凯

【摘 要】 路灯线路漏电远程监控系统以计算机远程监控为核心，使用现代移动无线网络平台对路灯线路漏电状况进行有效监控。当路灯线路发生漏电故障时，该系统可以第一时间将故障信息发送到监控中心计算机和相关人员手机上，使用方便快捷。该系统可实时监测路灯线路漏电参数，并可根据线路实际情况远程设置线路漏电保护告警值。同时具有远程跳闸功能，在故障隐患消除后现场控制设备能够自动合闸或通过监控中心远程合闸，减少人工操作。此外该系统还具有路灯线路漏电参数记忆、存储、显示、打印功能，方便数据查询以及事后故障调查。经过长期的现场运行测试，结果表明：该系统符合国家标准，可靠性高，功能多，价格低，可有效防止城市路灯线路漏电对人身安全造成危害，减少路灯线路漏电造成的设备故障，具有较大的社会效益和较高的推广价值。

【关键词】 路灯线路漏电远程监控 系统组成 设备配置 功能设计

在城市路灯照明面临的诸多问题中，线路漏电问题是一个迫切需要解决的问题。线路漏电不仅对公共财产安全、行人安全等造成严重的影响，还有可能引发意想不到的灾害事故[1～3]。针对上述问题，本文研究并提出了一种新型的路灯线路漏电远程监控系统，该系统以计算机远程监控为核心，使用现代移动无线网络平台，可实现实时监测路灯线路的漏电参数，具备在故障隐患消除后现场控制设备能够自动合闸的功能，并且还能完成路灯线路漏电参数记忆、存储、显示、打印功能，具有较大的社会效益和推广应用价值。本文详细介绍了该系统的组成及设备配置参数，以及可实现的系统功能，可为同类工程实践提供参考。

1 系统组成及设备配置

路灯线路漏电远程监控系统组成主要包括：监控中心计算机监控系统、现场漏电检测智能控制终端以及通讯网络等部分。路灯线路漏电远程监控系统如图1所示。

1.1 监控中心计算机监控系统

监控中心计算机采用Internet固定宽带网络与系统连接，采用Windows中文版操作系统和SQLServer2005数据库平台，可实现远程访问。现场路灯漏电智能终端数据传输采用移动GPRS无线平台与监控中心通信。监控中心配置监控计算机，彩色液晶显示器、UPS电源、打印机等设备。监控软件功能包括：地理信息系统、系统测控、图形监控、动态显示、历史数据采集、趋势图、历史数据显示贮存、事故报警、制表打印、终端参数远程设置、控制逻辑修改、系统调试等。

1.2 漏电检测智能控制终端

漏电检测智能控制终端分布在城市路灯箱变内，采用无线GPRS和监控中心计算机通信。该产品采用嵌入式STM32单片机，时钟频率达到72MHz，配以5英寸分辨率480×272真彩色触摸液晶显示器，构成一个功能完全的微处理系统。采用全封闭铸铝机箱，强弱电信号严格分离，抗干扰能力强，有多个可插拔输入输出端口，人机界面友好，汉字显示。可根据需求进行各种参数显示和功能设置，可随时执行主机下发的遥测、遥控、遥调命令，将终端采集到各种漏电数据上报到监控中心，根据告警限量对路灯线路进行保护。

1.2.1 漏电检测智能控制终端技术参数

漏电检测智能控制终端技术参数如下：CPU STM32采用ARM Cortex-M3内核，时钟频率72MHz、内存：64M；采用TFT真彩液晶屏，分辨率（480×272）电阻式触摸屏，触摸延迟时间<10ms；通讯接口采用：1×RS-232，2×RS-485，1×USB，1×LAN（以太网口）。

漏电检测智能控制终端单台设备具有16路A＼D输入接口，可采集0～10A漏电电流信号，0～400V交流电压信号，4～20mA、0～20mA、0～5V的各种传感器信号；具有12路光隔离的开关量输入口和10个继电器触点输出控制口，继电器无源触点输出（AC250V/5A、DC30V/10A）。

系统适应运行环境为：工作电源：交流220V，工作温度范围：-20℃～70℃，工作湿度范围：0%～95%。

1.2.2 漏电检测智能控制终端的保护原理

根据“基尔霍夫节点电流定律”：在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和，即：∑i（t）入=∑i（t）出。

（1）可知，在路灯被保护线路工作正常，没有发生漏电的情况下，流入和流出零序电流互感器一次侧的电流相量和等于零，即：i1+i2+i3+iN=0。

（2）铁芯中磁通的相量和也为0。零序电流互感器的二次侧不产生感应电动势，漏电信号处理电路没有漏电信号而处于警备状态，没有输出，漏电控制电路不动作，维持正常供电。当被保护路灯线路中有漏电或人身触电时，由于漏电电流的存在，通过零序电流互感器一次侧各线电流的相量和不再等于零，有了漏电电流，铁心就有了交变磁通（交变磁场），在交变磁通作用下，零序电流互感器二次侧线圈就有感应电动势产生，形成剩余漏电电流输出信号，该信号通过整流变换电路后输入到 A/D转换器和无线漏电智能监控终端微处理器内进行处理，只要剩余电流（漏电电流）达到预先设定漏电电流保护值时，无线漏电智能监控终端微处理器输出一个控制信号控制继电器，继电器得电动作，推动脱扣器动作，脱扣跳闸切断电源，实现漏电保护。无线漏电智能监控终端控制原理图如图2所示。

无线漏电智能监控终端主要用来对路灯线路漏电电流数据采集、分析、数据上传、接受监控中心计算机命令、就地数据显示、功能设置、控制路灯线路接通和断开。对防止人身触电提供可靠保护，同时也可用于对电气线路因漏电造成的接地故障进行保护，防止接地电流引起的设备和电气故障而造成的火灾隐患。

1.2.3 漏电电流告警设置

在使用无线漏电智能监控终端时，正确合理地选择无线漏电智能监控终端每一路的漏电电流检测告警保护值非常重要：一方面在发生触电或泄漏电流超过允许值时，无线漏电智能监控终端可有选择地动作；另一方面，无线漏电智能监控终端在正常泄漏电流作用下不应动作，防止供电中断而造成不必要的灭灯。endprint

在设置漏电保护器的额定漏电动作电流应注意：（1）为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30mA为人体安全电流值；（2）为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流。

1.3 通讯网络

系统采用GPRS无线通信方式，利用分组数据传输技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s，可缩短系统数据检测时间。凡手机可通信的地方均可正常使用，可实现城市路灯漏电检测系统在城市内无通信盲点。

2 系统功能

2.1 智能保护功能

路灯线路漏电远程监控系统以计算机为控制核心，使用现代无线网络平台，根据路灯线路运行环境，单独设置不同支路的路灯线路漏电保护参数，显示和记录路灯线路漏电电流以及线路的工作和故障状态。同时依据常规漏电动作电流的变化情况可对设备检修维护启动提前示警功能；根据路灯线路漏电保护参数智能控制漏电保护电路动作；对突发情况也可远程控制设备启用和关闭，在路灯启动电流瞬间波动时智能有效规避保护动作。

2.2 信息传输功能

路灯线路漏电远程监控系统可快速处理现场路灯漏电报警信息，并将真实漏电数据和漏电部位及时传送到监控中心，同时以手机短信方式通知现场维护人员，可提高漏电信息的及时性和准确性，增强了路灯漏电保护反应能力。

2.3 数据检测功能

路灯线路漏电远程监控系统实时监测各路灯线路漏电电流，对相关设备进行自动或人工巡检测试，实现漏电电流、系统电流和电压的动态显示， 为用户提供了一个监视路灯电网运行时漏电状况的实时平台。如果用户发现线路的漏电明显增加，就可以在漏电保护器还没有动作时，检查线路故障并排除故障，从而及时发现设备运行故障，确认故障类型和故障状态，并对故障信息进行跟踪处理，提示管理单位及时维修故障设备，提高漏电检测系统的完好率。

2.4 远程参数设定功能

路灯线路漏电远程监控系统具有设置不同额定漏电动作电流的功能，系统能在中心控制室和监控现场对各漏电告警值进行设置一次告警、二次告警等。漏电电流的保护值不是一成不变的， 对不同的环境、不同的设备有不同的要求。正常漏电电流，最大不得超过100mA；漏电电流较小的电网，非阴雨季节为75mA，阴雨季节为200mA；漏电电流较大的电网，非阴雨季节为100mA，阴雨季节为300mA。安装于路灯单灯的漏电保护器用于保护单个或多个用电设备，是直接防止人身触电的保护设备，因被保护线路和设备的用电量小漏电电流小一般不超过10mA，宜选用额定动作电流为30mA，动作时间小于0.11s的漏电保护值。

2.5 二次合闸功能

路灯漏电智能终端监测到漏电电流超标后首先自动跳闸，延时20s～60s后会自动进行二次或多次合闸（间隔和次数可设定）。如故障未排除，仍有超限漏电电流存在，重合闸后立即跳闸并自动闭锁，二次合闸漏电电流保护后需人工检修排除故障后重新投入使用。

2.6 远程报警功能

路灯线路漏电远程监控系统可实现的告警保护功能包括：（1）线路漏电电流超过漏电设置报警值120%（可修改），现场智能终端向监控中心发送漏电电流过一次线报警，监控中心可根据天气和现场实际情况确定是否停止该线路工作；（2）线路漏电电流超过设置漏电报警值150%（可修改），现场智能终端输出控制信号切断主回路供电电源，同时向监控中心发送漏电电流过二次线报警信号，并且通过监控中心的短信息发布模块将报警信息发布到相关人员的手机上；（3）监控中心收到终端漏电电流告警信息或检测到终端设备异常时，屏幕弹出故障信息窗口，显示故障的位置、类型、故障参数，并用语音提示操作人员故障设备的名称、故障状态；（4）在地理信息图形中相应位置做出故障指示，方便故障定位及人员维护；（5）将故障信息存入监控计算机告警数据库，以备查询和事后故障分析。

3 结语

城市路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，路灯线路防漏电事故在当今社会中日益尤为重要。通过实际工程的检测，结果表明本文提出的路灯线路漏电远程监控系统具有有效防止城市路灯线路漏电对人身安全造成危害，在故障隐患消除后能够自动合闸，路灯线路漏电参数记忆、存储、显示、打印等功能。本文详细介绍了该系统的组成及设备配置，重点介绍了漏电检测智能控制终端的保护原理及报警参数设置，以及该系统在实际使用中可实现的智能保护、信息传输、数据检测、远程参数设定等功能，可为实际工程中的应用提供参考。

参考文献：

[1]王智峰.浅谈路灯维护安全的重要性[J].管理学家，2012（21）.

[2]耿桂英.浅谈路灯建设与管理的主要问题[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.

[3]钟智雄，浅议市政公用工程施工阶段的质量控制与管理[J].城市建设理论研究（电子版），2011（23）.endprint

在设置漏电保护器的额定漏电动作电流应注意：（1）为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30mA为人体安全电流值；（2）为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流。

1.3 通讯网络

系统采用GPRS无线通信方式，利用分组数据传输技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s，可缩短系统数据检测时间。凡手机可通信的地方均可正常使用，可实现城市路灯漏电检测系统在城市内无通信盲点。

2 系统功能

2.1 智能保护功能

路灯线路漏电远程监控系统以计算机为控制核心，使用现代无线网络平台，根据路灯线路运行环境，单独设置不同支路的路灯线路漏电保护参数，显示和记录路灯线路漏电电流以及线路的工作和故障状态。同时依据常规漏电动作电流的变化情况可对设备检修维护启动提前示警功能；根据路灯线路漏电保护参数智能控制漏电保护电路动作；对突发情况也可远程控制设备启用和关闭，在路灯启动电流瞬间波动时智能有效规避保护动作。

2.2 信息传输功能

路灯线路漏电远程监控系统可快速处理现场路灯漏电报警信息，并将真实漏电数据和漏电部位及时传送到监控中心，同时以手机短信方式通知现场维护人员，可提高漏电信息的及时性和准确性，增强了路灯漏电保护反应能力。

2.3 数据检测功能

路灯线路漏电远程监控系统实时监测各路灯线路漏电电流，对相关设备进行自动或人工巡检测试，实现漏电电流、系统电流和电压的动态显示， 为用户提供了一个监视路灯电网运行时漏电状况的实时平台。如果用户发现线路的漏电明显增加，就可以在漏电保护器还没有动作时，检查线路故障并排除故障，从而及时发现设备运行故障，确认故障类型和故障状态，并对故障信息进行跟踪处理，提示管理单位及时维修故障设备，提高漏电检测系统的完好率。

2.4 远程参数设定功能

路灯线路漏电远程监控系统具有设置不同额定漏电动作电流的功能，系统能在中心控制室和监控现场对各漏电告警值进行设置一次告警、二次告警等。漏电电流的保护值不是一成不变的， 对不同的环境、不同的设备有不同的要求。正常漏电电流，最大不得超过100mA；漏电电流较小的电网，非阴雨季节为75mA，阴雨季节为200mA；漏电电流较大的电网，非阴雨季节为100mA，阴雨季节为300mA。安装于路灯单灯的漏电保护器用于保护单个或多个用电设备，是直接防止人身触电的保护设备，因被保护线路和设备的用电量小漏电电流小一般不超过10mA，宜选用额定动作电流为30mA，动作时间小于0.11s的漏电保护值。

2.5 二次合闸功能

路灯漏电智能终端监测到漏电电流超标后首先自动跳闸，延时20s～60s后会自动进行二次或多次合闸（间隔和次数可设定）。如故障未排除，仍有超限漏电电流存在，重合闸后立即跳闸并自动闭锁，二次合闸漏电电流保护后需人工检修排除故障后重新投入使用。

2.6 远程报警功能

路灯线路漏电远程监控系统可实现的告警保护功能包括：（1）线路漏电电流超过漏电设置报警值120%（可修改），现场智能终端向监控中心发送漏电电流过一次线报警，监控中心可根据天气和现场实际情况确定是否停止该线路工作；（2）线路漏电电流超过设置漏电报警值150%（可修改），现场智能终端输出控制信号切断主回路供电电源，同时向监控中心发送漏电电流过二次线报警信号，并且通过监控中心的短信息发布模块将报警信息发布到相关人员的手机上；（3）监控中心收到终端漏电电流告警信息或检测到终端设备异常时，屏幕弹出故障信息窗口，显示故障的位置、类型、故障参数，并用语音提示操作人员故障设备的名称、故障状态；（4）在地理信息图形中相应位置做出故障指示，方便故障定位及人员维护；（5）将故障信息存入监控计算机告警数据库，以备查询和事后故障分析。

3 结语

城市路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，路灯线路防漏电事故在当今社会中日益尤为重要。通过实际工程的检测，结果表明本文提出的路灯线路漏电远程监控系统具有有效防止城市路灯线路漏电对人身安全造成危害，在故障隐患消除后能够自动合闸，路灯线路漏电参数记忆、存储、显示、打印等功能。本文详细介绍了该系统的组成及设备配置，重点介绍了漏电检测智能控制终端的保护原理及报警参数设置，以及该系统在实际使用中可实现的智能保护、信息传输、数据检测、远程参数设定等功能，可为实际工程中的应用提供参考。

参考文献：

[1]王智峰.浅谈路灯维护安全的重要性[J].管理学家，2012（21）.

[2]耿桂英.浅谈路灯建设与管理的主要问题[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.

[3]钟智雄，浅议市政公用工程施工阶段的质量控制与管理[J].城市建设理论研究（电子版），2011（23）.endprint

在设置漏电保护器的额定漏电动作电流应注意：（1）为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30mA为人体安全电流值；（2）为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应躲过低电压电网正常漏电电流。

1.3 通讯网络

系统采用GPRS无线通信方式，利用分组数据传输技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s，可缩短系统数据检测时间。凡手机可通信的地方均可正常使用，可实现城市路灯漏电检测系统在城市内无通信盲点。

2 系统功能

2.1 智能保护功能

路灯线路漏电远程监控系统以计算机为控制核心，使用现代无线网络平台，根据路灯线路运行环境，单独设置不同支路的路灯线路漏电保护参数，显示和记录路灯线路漏电电流以及线路的工作和故障状态。同时依据常规漏电动作电流的变化情况可对设备检修维护启动提前示警功能；根据路灯线路漏电保护参数智能控制漏电保护电路动作；对突发情况也可远程控制设备启用和关闭，在路灯启动电流瞬间波动时智能有效规避保护动作。

2.2 信息传输功能

路灯线路漏电远程监控系统可快速处理现场路灯漏电报警信息，并将真实漏电数据和漏电部位及时传送到监控中心，同时以手机短信方式通知现场维护人员，可提高漏电信息的及时性和准确性，增强了路灯漏电保护反应能力。

2.3 数据检测功能

路灯线路漏电远程监控系统实时监测各路灯线路漏电电流，对相关设备进行自动或人工巡检测试，实现漏电电流、系统电流和电压的动态显示， 为用户提供了一个监视路灯电网运行时漏电状况的实时平台。如果用户发现线路的漏电明显增加，就可以在漏电保护器还没有动作时，检查线路故障并排除故障，从而及时发现设备运行故障，确认故障类型和故障状态，并对故障信息进行跟踪处理，提示管理单位及时维修故障设备，提高漏电检测系统的完好率。

2.4 远程参数设定功能

路灯线路漏电远程监控系统具有设置不同额定漏电动作电流的功能，系统能在中心控制室和监控现场对各漏电告警值进行设置一次告警、二次告警等。漏电电流的保护值不是一成不变的， 对不同的环境、不同的设备有不同的要求。正常漏电电流，最大不得超过100mA；漏电电流较小的电网，非阴雨季节为75mA，阴雨季节为200mA；漏电电流较大的电网，非阴雨季节为100mA，阴雨季节为300mA。安装于路灯单灯的漏电保护器用于保护单个或多个用电设备，是直接防止人身触电的保护设备，因被保护线路和设备的用电量小漏电电流小一般不超过10mA，宜选用额定动作电流为30mA，动作时间小于0.11s的漏电保护值。

2.5 二次合闸功能

路灯漏电智能终端监测到漏电电流超标后首先自动跳闸，延时20s～60s后会自动进行二次或多次合闸（间隔和次数可设定）。如故障未排除，仍有超限漏电电流存在，重合闸后立即跳闸并自动闭锁，二次合闸漏电电流保护后需人工检修排除故障后重新投入使用。

2.6 远程报警功能

路灯线路漏电远程监控系统可实现的告警保护功能包括：（1）线路漏电电流超过漏电设置报警值120%（可修改），现场智能终端向监控中心发送漏电电流过一次线报警，监控中心可根据天气和现场实际情况确定是否停止该线路工作；（2）线路漏电电流超过设置漏电报警值150%（可修改），现场智能终端输出控制信号切断主回路供电电源，同时向监控中心发送漏电电流过二次线报警信号，并且通过监控中心的短信息发布模块将报警信息发布到相关人员的手机上；（3）监控中心收到终端漏电电流告警信息或检测到终端设备异常时，屏幕弹出故障信息窗口，显示故障的位置、类型、故障参数，并用语音提示操作人员故障设备的名称、故障状态；（4）在地理信息图形中相应位置做出故障指示，方便故障定位及人员维护；（5）将故障信息存入监控计算机告警数据库，以备查询和事后故障分析。

3 结语

城市路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，路灯线路防漏电事故在当今社会中日益尤为重要。通过实际工程的检测，结果表明本文提出的路灯线路漏电远程监控系统具有有效防止城市路灯线路漏电对人身安全造成危害，在故障隐患消除后能够自动合闸，路灯线路漏电参数记忆、存储、显示、打印等功能。本文详细介绍了该系统的组成及设备配置，重点介绍了漏电检测智能控制终端的保护原理及报警参数设置，以及该系统在实际使用中可实现的智能保护、信息传输、数据检测、远程参数设定等功能，可为实际工程中的应用提供参考。

参考文献：

[1]王智峰.浅谈路灯维护安全的重要性[J].管理学家，2012（21）.

[2]耿桂英.浅谈路灯建设与管理的主要问题[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.

[3]钟智雄，浅议市政公用工程施工阶段的质量控制与管理[J].城市建设理论研究（电子版），2011（23）.endprint