可移动智能高故障表箱诊断仪的研制与应用技术方案分析

国网福建省电力有限公司龙岩供电公司 赖良发 邓 晔 吴志垣 陈丽仙 张笑秋 毛 鹏 杨 锋

1 可移动智能高故障表箱诊断系统分析

根据低压配电台区实际情况，进行智能高故障表箱诊断仪的系统设计，结合实际故障诊断需求，系统架构主要包括数据采集（实时数据采集、数据分析处理、数据系统上传）、高级应用（移动终端、漏电预警分析、告警处理、漏电故障定位、可选功能如停复电等）、设备管理（设备档案建立、设备档案注销、设备支路线路档案维护）以及查询处理（实时数据显示、历史数据查询数、据统计报表）四个部分。

1.1 系统功能

实时数采是指系统对每一个上线设备、每个设备所监测的所有被测线路进行统一实时采集和管理，并将上线设备所有采集数据传输至系统平台，统一分析处理；手持终端作为移动智能高故障表箱诊断仪而言，是保障其功能发挥的重要部分，因此需开发手机App 或微信小程序服务应用，确保相关工作人员能在手持终端上随时随地查看数据，实现设备信息创建、修改，被监测支路信息输入、告警阈值更改、告警处理等维护功能；设备管理主要是对接入平台的各个前端设备进行管理，可设置设备停用、启用，设备名称、线路名称及阈值参数等。

数据分析功能是指系统平台对各个前端上传的数据进行后台分析处理，可得出出现大的漏电的漏电区域或漏电支路及用户，并对漏电支路进行预警分析，检测漏电开关；告警处理是指，当低压配电台区漏电故障综合诊断系统采集的某一线路漏电流值达到设定的阈值或发生异常突变时，数据将立即主动上送至平台并发出告警；曲线绘制是指，在系统平台上相关工作人员可随时查询各个前端设备每一条监测线路的历史漏电曲线和实施漏电曲线，同时也可查询注册过设备的监测线路的历史漏电曲线。

1.2 系统特点

可移动智能高故障表箱诊断仪系统的研制和开发设计有着极强的使用特点和优势，通过应用数字化技术，使其有着较为广泛地使用范围且可靠性较高，极大地避免了维护工作。此外漏电流互感器无须停电方式安装，极大提高了系统运行的稳定性及可靠性，减少停电频率，同时该设备采用了可频繁充电的超级电容电池，能保证前端采集设备因泄漏电流引起的停电问题，能短时间内完成数据的存储和上传功能。该设备还可长时间对漏电可疑点进行监控，并准确定位漏电故障线路或用户，极大地提高了用电的可靠性。智能高故障表箱诊断设备还可方便快捷的检测出表后漏电开关针对漏电跳闸的工作特性，且其所测量得到的数据具有时间上的一致性，能进行数据的分析处理，为后续故障防范和预测提供相应数据支持[1]。

2 可移动智能高故障表箱诊断仪硬件设计方案

2.1 功能描述

漏电流测量。满足3～1000mA 测试范围,开口互感器灵活适用于多种场合，可实现同时监测12个被监测线路及用户；漏电流记录。设备能记录被监测线路最大漏电数值，漏电告警、超限的事件记录等功能，同时还能进行本机查询；阈值设置。设备需能设置主、分支路阀值，超过阀值时具备提示报警功能；用户负载模拟功能。具备便携式负载控制器，可实现单机或主机联网控制，能对用户表后开关性能进行检验；用户漏保性能检测。能实现0～500mA 漏电流模拟，以此检测用户漏保性能；通讯功能。该设备内置4G_LTE/NB-IOT 无线模块，不仅能实时上传检测数据，还具备对时功能；数据交互功能。高故障表箱诊断仪使用的是485接口，可同时用于固件升级和数据交互。

2.2 主要技术参数

基于智能高故障表箱诊断仪实际情况，为保障其正常使用，应确保设备工作环境温度范围在-20～40℃之间，湿度范围在90%Rh 以下，储存环境温度范围为-20～60℃，相对湿度应小于80%Rh[2]。同时保障其外壳防护等级满足IP30等级要求，使用诊断仪前需先进行设备地址、主分支路告警阈值、阈值告警时间、时间以及通讯参数设置。

其他主要技术参数详细设置情况如下：AC220V±10%/50Hz，额定功率≤3W，测量模式开口式漏电流传感器监测6～9条支路线路，测量精度1.5%±3mA（0～300mA、300～1000mA±2.0%，额定耐受电压AC2500V（1min 工频）， 负载调节范围0～3000W输出可调节，漏电流模拟输出范围0～500mA，额定绝缘电压AC600V，漏电流开口互感器多种规格尺寸：钳口大小范围Φ16mm～Φ20mm。

3 可移动智能高故障表箱诊断仪手机应用设计

用户界面。对于可移动智能高故障表箱诊断仪的研制和设计而言，其最为主要的设计内容就是智能控制端的可移动性，因此需进行手机应用端的设计。该综合诊断系统的手机应用端是基于手机App及微信小程序进行设计的，因此用户界面的设计就显得尤为重要，在登录界面中用户需根据手机号或固定账号进行登录操作，并按照用户登录权限将登录用户划分为管理员及普通用户两种类型。

功能列表。为满足移动端操作需求，手机App和微信小程序须要具备信息统计、设备列表和事项列表功能。其中信息统计主要是对设备数量、在线设备、未安装设备及故障情况等进行统计；而设备列表能查看当前所有低压配电台区漏电故障综合诊断系统的状态，包括设备编号、ID 及相应被监测支路漏电实施曲线、历史曲线和阈值信息等；事项列表主要进行告警事件的展示，用于显示告警的时间、类型及相关设备信息等。此外手机移动端还能查看设备采集数值、泄漏电流状态等，若是某一被监测线路支路处于预警或告警状态，还可通过手机App或微信小程序对故障情况进行定位，并在故障现场实地进行线路故障情况确认。

漏电流曲线。基于可移动智能高故障表箱诊断系统的实际需求，为进一步提高故障诊断效率和质量，手机应用的设计需具备显示漏电流曲线功能。能在手机端系统中查看实时及历史的漏电流曲线，可按照相应时间要求进行历史查找，也可根据注册的设备信息进行历史波形的查询和编辑，且无论设备是否处于在线状态，手机端都能查看注册设备的每一监测支路历史漏电流数据曲线[3]。

4 可移动智能高故障表箱诊断仪研制的具体步骤

4.1 智能检测数据的应用

为保障高故障表箱诊断仪的精准性，需先在设备中安装具备二遥功能的表下智能漏电监测微型断路器，然后将采集到的数据上传到用电采集系统，以此实现对开关动作及故障电流情况的实时监测，其主要功能包括检测功能、保护功能及设置功能三方面，通过多方面的监测和保护实现对故障范围的准确判断，进而做出相应保护反应，在保障故障判断精度的同时确保故障处理的质量和效率。

在此过程中，智能漏电监测微型断路器是实现故障精准判断的重要前提基础，通过表后智能漏电监测微型断路器将通过蓝牙通信与表箱总开形成联络，最终与配电台区主干网络建立连接，从而实现在低压DMS 系统中对表下开关的实时监测功能，为低压表后故障抢修效率的提升提供更加有力的支撑。不仅能够进行漏电监测，还具备漏电保护功能和智能投切功能，能间接提供接触保护、避免绝缘损坏问题，同时还可用于分配电能，保护电源以及线路，防止出现过载、短路、漏电等事故，并具备跳闸事件记录和跳闸原因监控功能，准确记录动作原因，包括漏电、试跳、过载、短路、人工拉闸等。

4.2 工单驱动治理

在出现表箱预警情况下，系统会自动将预警工单按照相应处理流程下派至指定处理部门，然后由相应部门进行现场处理，待处理完成后直接进行归档，但缺乏对于工单处理质量效果的审核和考察。对此需进一步完善工单处理流程，加强低压多次停电预警工单闭环管控，做好工单处置情况的审核，一旦发现不合格工单需将其退回并重新进行预警故障处理，以此降低重复预警率，提高工单处理质量效果。此外还需加强对重复预警工单的处理，对重复预警情况不得下派新的工单而应激活历史工单，以此将历史预警情况、历史处理情况等明确展示出来，一方面帮助相应处理部门明确故障历史处理情况，提高处理质量和效率，另一方面提醒处理部门应确保现场抢修质量。

以前的工单处理流程为：系统预警-中心下派-现场处理归档；现在的工单处理流程为：系统预警-中心下派-现场处理-工单审核-归档或重新下派。

4.3 低压自动化配电运营

为进一步提高供电系统的稳定性及可靠性，应加强低压自动化配电运营方面的管理，建设低压智能台区。可通过优化低压自动化0.4kV 设备的配电运营系统主站与配电终端之间通信，进一步提高故障定位的速度，使得隔离和非故障区域自动恢复供电，实现配电自动化毫秒级复电，将显著提升城乡配网供电可靠性，让停电区域面积更小、居民停电次数更少，进一步缩短停电时间，保障供电的稳定性及可靠性[4]。