普洱地区配电网户外箱智能化防凝露技术研究

李学妨，何春红，吴秋玫，张瑜桐

（云南电网有限责任公司普洱供电局，云南普洱 665000）

0 引言

配网户外箱（柜）体内部断路器、电缆接头或其他电气元件在长期运行过程中会产生热量，普洱市位于亚热带地区，在夏季连续阴雨气候潮湿，在箱内外温湿度差异的综合作用下箱内部会产生凝露。由于户外配网户外箱、分接箱等柜体结构相对密封，产生的凝露会挂在箱顶，当凝露聚积到一定数量时会形成水珠，掉落到断路器或电缆头及其他供电设备上会造成绝缘降低，引发开关跳闸或设备击穿。

首先，目前对配网户外箱的受潮治理通常是在户外箱内安装加热板，以及电力技术专业人员到现场通风，或采利用防潮灯、提高温度、对流换气等技术措施解决户外箱的受潮问题。普洱地供电局由于辖域湿高温气候环境以及配网户外箱结构复杂，管理人员资源受限以及缺乏远程监视技术措施、运维管理部门很难完全消除箱内发生受潮凝露的风险，导致高概率的停电检修，严重影响供电服务可靠性和质量。

其次，在配网户外箱除湿装置的运维方面也存在诸多问题。常规电气箱内除湿多采用冷凝除湿终端，但是该除湿机分布在各个电气间隔中，需要安装很多数据量的除湿终端。据统计，通常一条配电网线路就要安装上百个除湿终端，而许多除湿终端由于安装工艺不达标，如接线裸露导致湿度过大后电气设备烧毁。当运维单位使用大量冷凝除湿机设备后，这些设备所在环境都在电气箱内部，日常巡视困难，对分散投运的除湿机管理责任大、压力更大，这势必导致对除湿机运行管理的无序和混乱。

最后，随着普洱城区电缆数量的增加，尤其新城区的电缆配电网路径设置有多台配电网箱式设备，由于分布广泛，运维难度相当大，尤其是对日常检修、运维工作将要对各种设备检修和故障分析。但是很多设备都在电气箱内，即便人员到了现场也无法知道电气箱内的信息。同时，配网户外箱处于室外露天环境且内空间相对狭小，运行环境较差，经常出现电气故障，造成区域供电中断，造成设备经济损失和一定的社会影响。

为有效防止凝露的产生，解决因凝露导致的电气设备损毁，减少突发故障停电的概率，亟需对配电网户外箱防凝露技术进行研究分析，引入物联网技术以及智能化技术系统性地解决户外箱凝露问题。

根据凝露产生的机理和普洱地区气候环境下的配电网户外箱的实际运行特点，提出采取多类型组合除湿优化技术（图1）。该方法集合了3种常见除湿法的优点，同时弥补各自的缺点和不足。除湿装置包括加热器、半导体除湿机、转轮除湿机等核心部件，除湿模式可选为除手动、自动或智能模式，可以根据季节变化远程设定不同的潮湿度，根据气候条件差异、不同类型的配网户外箱采用多类型的除湿技术，提升除湿、除潮的效果。

图1 多类型组合除湿优化技术模型

1 配电网户外箱微气象智能化监控系统研究

采用物联网技术、感知技术、自动化技术以及信息技术，对配网户外箱受潮微环境治理。对配网户外箱安装温湿度传感器，实时采集箱环境数据，并对箱加装或者改造防凝露除湿装置与温湿度传感器的数据进行联动，实现自动化控制除湿装置，并将控制数据以及环境数据实时上传到箱微环境传感器数据平台，结合气象局气象数据实时对箱进行主动式、预防式除湿除潮。

通过构建箱微环境监控预警中心，采用数字化、可视化的方式呈现箱微环境正常、预警、故障3种状态分布及数量，通过故障风险智能化配置策略将箱微环境数据及位置及时发送到电力技术人员的移动设备上，以随时查询箱微环境数据状态及预警信息。箱微气象智能化监控系统由高性能的Linux操作系统、MySQL数据库、Tomcat中间件等运行环境、基于物联网技术的温湿度传感器、基于物联网的智能控制器以及通信网络、安全防护设备等基础设施以及数据采集、分析预算、可视化展示应用软件组件构成（图2）。

图2 箱微气象智能化监控系统的拓扑结构

配电网户外箱微气象智能化监控系统主要包括以下7个功能模块。

（1）箱集中监控模块：采用数据可视化技术，对箱总体数量、分布、报警点、位置进行动态图表化实时展示；提供箱的数据大屏中心、箱故障预警中心，并且系统自动将预警信息发送到运维管理人员移动终端，达到实时提醒的目标。

（2）数据采集平台：负责采集管辖区内箱微气象环境传感器数据状态以及报警数据、箱位置、箱资产、运维管理人员等数据，并且结合大数据分析技术、人工智能算法模型对所采集的数据进行处理、运算，保证数据传输的及时性、高效性和安全性。

（3）远程监控管控模块：功能包括箱微环境参数设置、手动/自动切换、设备远程监测、定期任务、数据存储等。

（4）系统平台为运维管理人员提供Web管理模式和移动端APP（Application，应用程序）模式两种，方便运维管理人员进行箱的管控和信息查询。

（5）地图模块：箱智能化监控系统集成百度地图功能，系统在地图上标注箱位置（经纬度坐标），箱的具体状态实时在地图上刷新展示，为运维管理人员提供可视化的箱运维管理窗口。

（6）系统软件采用B/S架构：实现网络查询，有丰富的数据和状态信息、控制策略可使用。

（7）信息系统及数据安全性设计：包括对操作控制权限物理绑定站端服务器和和操作者身份认证以保证安全。

箱微环境智能化监控系统可对分散布置的智能控制器设备通过物联网技术进行组网，智能控制器拥有内置通信模块，可实现遥控、遥测、遥信、遥调等四遥”功能，有完备的自检报警、传感器故障报警、通信故障报警等报警功能，可自主智能运行和接受服务器指令管理，具有越限报警和保护功能，具有多输出接口和多输入接口功能，实现多对象和带逻辑的高级智能控制，以实现用户的多种控制策略，实现对整套装置的智能管理。

箱微环境智能化监控系统平台通过冷凝除湿技术和加热防潮技术的综合使用，充分发挥不同防潮技术各自的优势，更好的实现防潮除湿目标，并且智能自主的管理冷凝除湿装置和加热器，实现防潮装置的相互备用效果，大幅减少防潮装置的急修工作。

箱微环境智能化监控系统可实时监控除湿设备、传感器等设备是否发生故障，温湿度是否超标，通过控制器的I/O口开关量监测箱门的开关状态、烟雾监测或水浸监测，还可以接入带通信功能的SF6压力监测装置、电气接头温度监测装置信号，并及时通过系统、APP、短信等方式预警，达到状态检修要求。

2 微气象智能化监控系统与台区数据融合管控

在箱微环境智能化监控系统中导入台区数据，或通过电力业务应用系统台区数据接口API（Application Programming Interface，应用程序接口）与微环境智能化监控系统进行自动对接数据，在微环境智能化监控系统中实现自动绘制电力拓扑图，使其直观地展示出箱故障所影响的台区及供电服务范围，快捷、智能化地通知台区经理进行应急响应以及开展供电服务保障工作。

3 微气象智能化监控系统与“户变关系”数据融合管控

在箱微环境智能化监控系统中导入“户变关系”数据，或通过电力业务应用系统相关的“户变关系”数据接口API与微环境智能化监控系统进行自动对接数据。当配电网户外箱发生故障时，系统自动绘制所影响到的供电服务范围区域图，为运维管理人员提供系统化的全链路的配电网户外箱运维管理平台。

通过对配电网户外箱的智能化运维研究，系统平台将台区数据、“户变关系”数据进行系统化融合，构建智能化的动态全链路监控服务场景，为运维人员可视化呈现户外箱运行状态在供电服务保障中的影响及风险。

4 结束语

本文针对普洱地区气候特点及配电网户外箱运行实际情况对配电网户外箱凝露产生机理进行了研究分析，提出了分气候多类型组合除湿优化技术，针对不同类型的配网户外箱可采用多类型的除湿技术，提升除湿、除潮的效果。设计了配电网户外箱微气象智能监控系统，能有效实现对配网户外箱局部微气象环境的在线监控与智能防凝露，实现对户外配网户外箱的智能监控。解决目前配网户外箱除湿业务任务重、工作量大、效率低的问题，减少人力成本、运维成本以及由于凝露或潮湿引发的电气故障造成的经济损失，为电网的安全、稳定、健康、经济运行提供技术保障。