电盾智慧过滤系统在许家崖水库中的应用

庄新军

（费县许家崖水库管理处，山东 费县 273400）

目前，现行水利行业的电源屏基本的用电路由是从进线端断路器—分线端断路器—微型断路器构成，断路器的短路保护和分闸脱扣时间无法对人身进行保护、无法对用电设备的防火和防雷进行有效控制。而电盾智慧过滤系统硬件装置结构简单、维护方便、体积小巧，可广泛地应用于泵站的站用电屏及办公区的电源箱，可实时发送电参数及实时给检修人员一个安全作业的环境和办公区职工有效安全保护。经过长期的实践证明，本系统保护范围宽、稳定性高、抗干扰能力强、结构简单，可方便地安装于定位单元，便于历史工程利旧使用。

1 电盾智慧过滤系统的软件监测模型

电盾智慧过滤系统监测软件是利用SCADA[1]（安全预警控制和监测数据采集），实时从末端收集数据到数据库，进行存储和交换。当硬件部分的MCU发送判断信号时，软件快速读取SQL2008数据库基础参数，发送给DSS模型进行流程诊断，根据现场工况决定开关的OFF和ON，因此也是数据监测和设备的本体联网性。而当不具备联网工况时将用电安全装置收集的实时数据提供给安装了SCADA软件的工控机。然后对其进行处理并及时监测问题，当检测到漏电流和泄电流大于设计参数或出现短路事故时，经过DSS模型进行二次自主分析，切换用电设备互联网链路的安全开关，由电盾智慧过滤处理器进行纳秒级的自主决断从而达到用电安全万无一失状态。电盾智慧过滤系统软件监测的核心就是数据挖掘。根据泵站和办公楼的用电属性而有针对性使用DSS模型方案构建系统环境[2]，模拟真实用电参数，通过MCU核心部件进行数据处理实现早诊断、早发现、早处理，杜绝触电、消防事故、雷击事故。智慧过滤系统的软件监测由CBR结构构成[3]，一种基于互联网的智慧型的人工智能可编程控制器的SCADA智能体。本系统利用计算机算力和工业智能控制的算力，使用CBR技术的构架作为支撑，开发电盾智慧处理软件小工具。实现了互联网下大数据准动态智能体实时监测，并以此工具为依托作为支持系统，精准地进行漏电、触电、防雷等安全数据采集和计算成果分析，实现用电大数据信息查询、漏电地点、防触电、防雷击、防起火、等用电安全参数预警的人工智能自主决策。

2 电盾智慧过滤系统处理器的组成

电盾智慧过滤处理器的硬件主要由进线电源智能过滤装置；电压电流过滤切换；出线电源控制器；显示与数据通信功能模块等4部分组成。其中：进线电源智能过滤装置包含一个陶瓷熔断器组模块、一个微断开关组合模块、一个电源处理模块，该模块是主要的切电短路、漏电保护装置。电盾智慧过滤处理器的使用容量根据用电负载匹配相应容量的变压器，电压电流过滤切换模块对接收电源能量和释放电源能量进行有效隔离提供隔离电源。出线控制器模块是由微断开关组合模块、超级电容组和陶瓷熔断器组模块组成，在整个系统的隔离电源输出中对晃电和短路起到稳压和瞬断作用。电盾智慧过滤处理器显示与数据通信功能模块是把本系统的输入输出电量参数、功率因数、漏电地点、有效载荷等功能体通过RS485总线真实、直观的显示在远程工控机和本级设备的液晶显示屏。

3 电盾智慧过滤系统工作原理

电盾智慧过滤系统电路结构拓扑图如图1示，包括了主电路和辅助电路。N2电感隔离交流通直流。AC220V电源进入变流换流装置W由T电桥进行整流，逆变隔离交流通直流进入辅助电路。IC1和IC2构成安全用电和防起火引流装置。其中C1为辅助电路IC1隔离电容，C2、C3、C5为辅助电路 IC2 隔离电容。D1、D3、D3、D4PN 节为单向导通二极管作用隔直通交。

图1 电盾智慧过滤系统工作原理

电动势通过N1互感变流进入N2，电桥4电动势驱动电路IC1的5和1端口及IC24端口。电桥2进入安全装置IC1的2、4、8端口及IC2的1、2端口。当系统处于安全稳定无短路（触电）状态时IC1发出1指令通知驱动电桥继续工作释放AC220V电动势，而输出电压决定于系统的调制比MaxN1。当系统出现人员触及AC-L线电压时继续LC1通过内部CPU纳秒级计算输出指令隔离N1电动势中性点，切断变压器W中性点及电位差，电桥1、2、3、4迅速做出反应单边供电，从而使人触及L线时或者N线感觉不到触电也不会对人体造成触电伤害，达到安全用电的目的。当有人在使用单向线不小心触及L+N时全桥逆变输出电压最大时为输入电流电压的3（1-D）倍，1＞D＞0，IC2发出指令切断输入 N 中性点采用隔离感应供电。

4 工程应用实例

2017年9月电盾智慧过滤系统试验部署选择在费县许家崖水库桥头堡综合自动化检修电源屏。根据桥头堡综合自动化系统的现场实况和设备运行工况以及工程人员的需求部署防护动作系统。该系统由综合自动化检修电源监测主模块和监测子模块两部分。主模块是针对桥头堡检修电源和自动化运行电源、消防、防雷等数据监听，当子模块通过链路监测到桥头堡电源屏有短路事故和超负载事故、消防事故时，经过电流电压切换模块通过射频信号传输至检修电源屏的MCU，MCU快速进行互联网理论数据计算和单机负载数据计算，迅速做出保护动作判断，并进行单机位模块化处理。

自2017年9月至2020年5月通过电盾智慧过滤系统监测软件的大数据信息查询统计到防雷击浪涌损伤信息15条、防电源漏电经济损失电源漏电地点查询信息3条、防电源短路用电安全事故6条，防设备超负荷或老化起火事故1条。通过上述参数3年的数据分析，电盾智慧过滤系统在费县许家崖水库工程中应用效果良好。

5 结语

基于安全用电的电盾智慧过滤系统在费县许家崖水库的挂网运行，达到了触电不伤人、不起火、不漏电、节能、防雷击、安全和绿色、节能、智慧大数据化的需求是保护员工、设备安全及用电节能的一种有效装置，具备智慧协同管理的能力。目前电盾智慧过滤系统已安全运行609d，取得了相关的运行经验，为进一步升级改造水利用电安全设备提供了借鉴。