智能红外监测装置在电力检修开关柜中的应用

林 鹏，廖 华，陈 聪，应 强，丁 杰

（国网浙江省电力有限公司 台州供电公司，浙江 台州 318000）

0 引 言

在当代工业迅速发展的过程中，社会和人民对能源的需求量急剧攀升，但地球家园中能够带来利用价值的普通能源却在不断减少，要想给能源的不断发展提供机会，确保社会和经济长久的良性发展，开发新能源和可再生能源成为全世界的主要话题。近年来，我国建设了非常多的风力发电，创下了风电工业史的纪录。35 kV金属铠装封闭型开关柜拥有构造紧密和体积小等多方面的优势，但同样也存在一些劣势，如电气安全距离较小和散热通风能力差等。平时在进行维护期间观察到开关柜中的绝缘件表层上留存着结晶体与水珠，在运转期间开关柜中存有较重的放电问题。若出现故障问题，就会影响到开关柜的运行，对电力检修工作的开展带来极为严重的不良后果，并且通常在一台开关柜产生问题时就会影响到邻近的开关柜或者一整段母线，进而导致区域性和更广范围的停电现象。

1 开关柜故障原因分析

1.1 设备质量存在缺陷

开关柜在电力检修工作中的应用极为便利，具有操作方便、体积小以及组装便捷等优势，所以获得了越来越广泛的应用。但在具体应用过程中，开关柜也存有一些不良问题，由于其敞开式工作模式不能满足当前应用需求，同时部分制造厂商在制作电气元器件过程中为了节约成本存在绝缘原材料以次充好的现象等，从而在很大程度上导致开关柜在使用过程中出现安全问题。

1.2 配电装置运行环境潮湿相对湿度超标

在最初选择升压站的装配位置时，受到人为因素的干扰可能导致配电装置运行出现偏差，同时若配电装置所存在的环境潮湿将导致其出现不良反应。外界的湿气极易经过通风口而流进开关柜内部累积起来，加大了开关柜内部的湿度。因此，相关人员在对高压配电室进行规划时，为了确保开关柜在一年四季中均能保持良好的通风效果，需留设通风口和窗户，避免出现漏电的状况。

1.3 运行中的开关柜因检修定检的原因长时间停电

通常在送电工作开始以前，在对设施的绝缘电阻进行检验时，若绝缘过低将导致其无法达到正常送电的状态。例如，元器件和母线等能够释放一定的热量，帮助开关柜内部保持在正压的状态中，此时在特交换的影响下吸纳的湿气不高。开关柜停电以后，在柜内环境温度不断下降的干扰下，使得柜内环境处在负压，开关柜外部湿润的空气侵蚀到柜体内部并且贯穿至每个角落，严重时潮湿气体还会汇聚成水珠，最终导致开关柜出现放电问题。

1.4 施工中留下的隐患

在35 kV型号开关柜设备的母线室中，因母线电压级别极高导致施工安全隐患的存在，这就要求必须采用具有绝缘性的护套来密封表层，另外还需要采用4 mm2型号具有绝缘性质的软质铜线和所有绝缘套连接在一起，目的是使周围电场一致，不容易产生放电。同时，由于施工过程中缺乏专业的培养，导致操作人员在操作过程中行为不规范，从而出现安全事故。

2 消除故障措施及建议

35 kV开关柜内存在普遍的放电现象，为了避免此类问题，建议在设计之初选择升压站地址时与水田、池塘、湖水以及河流等含水丰富的区域保持一定的距离，如果只能将其安放在以上这些区域中，就必须做好相应的防潮除湿工作，如增加足够的除湿设备等。加强户内电缆沟与户外电缆沟间的密封，将电缆沟的防潮防水工作落实到位。预防内部柜体下方的电缆沟进入积水，增设电缆沟的排水设施，保证在电缆沟出现积水问题时能够立即进行排出操作。此外，加强开关柜下部与电缆沟间的有效密封，防止电缆沟的潮湿气体进入开关柜内，减少柜内空气湿度，防止发生放电现象。总体方案设计如图1所示。

图1 总体设计方案

智能红外监测电源检测切换主要包含红外发射、单片机、红外接收、1602液晶显示器、解锁、报警以及按键等部分。红外监测器在发射红外光信号时，主要是依托红外发光二极管实现，同时通过红外接收电路将红外信号转变为对应的电信号，并通过电路实现各项功能。启动装置时，输出值大于设定值时则会通过报警提示相关工作人员从而给予有效的检查，保证电力检修工作的正常开展。

3 红外监测电路设计

3.1 红外通信基本原理

红外通信主要是对红外科技给予合理的运用，通过短时间内对两点信息给予有效的传递及输送，主要包含接收系统和红外发射系统[1]。

红外线属于电磁波，波长范围为750 nm～1 mm，其频率处在可见光与微波间，无需通过特殊装置实现频发的接收。通过红外波段将红外通信的光波波长值控制在850～900 nm，从而完成红外产品通信操作[1-3]。

红外通信工作基础性原理为发射机将二进制的信号通过单片机给予转化，转化为相对应频率的脉冲信号，即载波信号，从而实现发射机运行。在此过程中，主要通过转化脉冲的时间和宽度以实现信号的转变，同时还可通过调整脉冲间的间隔时长实现信号的转化。

由于红外光的反射，红外光在全双工模式下发出的信号也可以自行接收，交替通信的部分也可以发射和接收红外光，因此红外通信必须采用异步半双工模式[4-6]。

3.2 红外线监测原理

利用8051型号单片机来完成收发工作，其空间占比较小，电路构造极为简单，能够更好地控制输出选择。

输送时的首要任务将发射机传输出的信号输送至P1.1端口处，并进行调节处理，之后通过P1.2端口输出，利用红外发射二极管传输，并与两侧传输的长距大概保持在10 m。接收时运用内置型装置与发射头匹配的红外接收头，将收集到的信息传输至P3.0串口，等到系统辨别出接收到的信息和储存的信息是不是相同以后，对同样的信息进行解锁[7-9]。

3.3 主要模块设计

收发程序包含发射模块和接收模块。发射模块中包括MCS-51型号单片机、载波发生器、调节放大电路以及红外发射电路，接收模块包括报警器、红外接收电路以及继电器等，详情如图2所示。

图2 红外监测密码锁的组成框图

红外监测器主要是利用键盘电路、红外发光二极管、监测编码电路以及放大器等给予实现。其中监测编码器电路运转形式为利用按键信息监测，实施扫描工作并且接连不断，而密钥主要是通过编码获取到密钥值的串码，并运用码脉冲调节载波信号，将功率放大同时利用发光二极管传输信号。

系统的硬件利用STC89C52单片机，对蜂鸣器的报警信号进行接收，同时实现对数据的传输。一旦发现了故障，单片机则会实时通过通信线路将报警信号传送给智能报警器[10]。

4 结 论

在产品设计过程中，通过对大量相关文献的收集和研究以及与本领域的专家顾问和学者进行讨论和交流，在此研究期间，提升了自身的知识水平与做事的能力，通过有效分析能够更好地提升电力检修综合水平。