智能低壓配網(wǎng)巡檢儀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

引言

目前排查線路中的漏電流常采用人眼觀察線路中破損的地方從而找到故障點(diǎn)的方法,或使用普通電流鉗形表去檢測(cè)。這種傳統(tǒng)的排查方式需要耗費(fèi)大量人力、物力,并且周期長(zhǎng),同時(shí)還存在很多的局限性,比如不能在漏電流很小的時(shí)候及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn),當(dāng)線路中的漏電故障點(diǎn)不是一直存在時(shí),比如潮濕天氣時(shí)線路漏電流會(huì)增大,晴天時(shí)又幾乎沒(méi)有,對(duì)于這種情況排查起來(lái)也十分困難。在這種背景下,智能低壓配網(wǎng)巡檢儀應(yīng)運(yùn)而生。

1智能低壓配網(wǎng)巡檢儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1總體設(shè)計(jì)思路

巡檢儀主要由主機(jī)裝置與客戶端APP組成,主機(jī)裝置具備漏電流/電流測(cè)量、電壓測(cè)量、漏電監(jiān)測(cè)與報(bào)警、本地?cái)?shù)據(jù)記錄和遠(yuǎn)程通信等功能,采用可充電電池,可實(shí)現(xiàn)24h不間斷遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè):APP客戶端具備設(shè)備管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢與參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警信息接收、故障點(diǎn)定位導(dǎo)航等功能。當(dāng)主機(jī)裝置監(jiān)測(cè)到漏電流超限時(shí)會(huì)主動(dòng)上報(bào)到客戶端APP,用戶可利用導(dǎo)航功能導(dǎo)航到達(dá)故障點(diǎn)。

1.2主機(jī)裝置電路設(shè)計(jì)

巡檢儀主機(jī)裝置電路系統(tǒng)主要由微處理器、信號(hào)采樣、按鍵模塊、顯示單元、通信模塊、存儲(chǔ)模塊等子單元構(gòu)成,如圖1所示。高精度的信號(hào)采集單元將信號(hào)數(shù)據(jù)傳到微處理器,微處理器處理數(shù)據(jù)并輸出到顯示單元,同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)單元,由存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。通信模塊負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)端服務(wù)器/APP的數(shù)據(jù)交換。

主要模塊的實(shí)現(xiàn)如下:

1.2.1信號(hào)采樣

主機(jī)裝置可測(cè)量幾毫安至幾百安的電流,極寬的測(cè)量范圍造成了硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。為了采樣到幾毫安的漏電流,采用了高精度的電流傳感器,可檢測(cè)到微弱的電流信號(hào):微處理器通過(guò)控制多路開(kāi)關(guān)芯片來(lái)切換設(shè)置了不同增益的采樣通道,從而實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換。微處理器內(nèi)置的高精度AD模塊負(fù)責(zé)將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,經(jīng)軟件算法進(jìn)行一系列的濾波等處理,獲得最終的測(cè)量值。

1.2.2存儲(chǔ)模塊

存儲(chǔ)器采用了外置的128MMicroSDCard,微處理器與SD之間的通信采用SPI方式,降低了對(duì)微處理器I/o資源的占用:同時(shí)電路板上增加了USB控制芯片,使得主機(jī)裝置可以通過(guò)USB線纜連接上計(jì)算機(jī),極大地方便了對(duì)主機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的查看與處理。

1.2.3通信模塊

通信模塊采用了SIMComwireleSSSolutionS公司的SIM800C模塊,該模塊是一款四頻GSM/GPRS模塊,其性能穩(wěn)定,外觀小巧,性價(jià)比高。主機(jī)裝置通過(guò)SIM800C模塊與遠(yuǎn)端服務(wù)器建立連接,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)器存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),使得客戶端APP可與主機(jī)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

1.3軟件設(shè)計(jì)

為了滿足主機(jī)裝置運(yùn)行的可靠性,使信號(hào)采樣、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)、無(wú)線通信等任務(wù)相互獨(dú)立、并發(fā)執(zhí)行,軟件設(shè)計(jì)上采用了RT-Thread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。圖2所示為一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)多線程操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,它體積小、成本低、功耗低、啟動(dòng)快速,除此以外,RT-Thread還具有實(shí)時(shí)性高、占用資源小等特點(diǎn),非常適用于各種資源受限的場(chǎng)合。

1.4外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能低壓配網(wǎng)巡檢儀外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示,采用了大口徑鉗頭設(shè)計(jì),可滿足常用場(chǎng)景的需求。具有LCD顯示窗口、按鍵及電壓插孔等。外殼采用ABS復(fù)合材料,電絕緣性好,并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響,可在大多數(shù)環(huán)境下使用。

2巡檢儀的運(yùn)用

使用智能低壓配網(wǎng)巡檢儀進(jìn)行低壓配網(wǎng)漏電故障巡檢時(shí),在疑似有漏電故障的低壓線路中按圖4所示裝設(shè)好主機(jī)裝置。

接著安裝客戶端APP,在APP上添加現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,成功綁定后通過(guò)APP進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置等。APP功能界面如圖5所示。

當(dāng)線路中出現(xiàn)漏電流時(shí),主機(jī)裝置會(huì)及時(shí)將報(bào)警信息推送到用戶端APP上,其顯示界面如圖6所示。

3典型事例

2017年6月20日,某供電所轄區(qū)內(nèi)的洪橋街道配電臺(tái)區(qū)1#線又發(fā)生了漏電故障并引起智能總保跳閘。供電所運(yùn)行人員聞?dòng)嵑箅S即趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障排查,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查低壓線路無(wú)明顯異常后,運(yùn)行人員對(duì)故障線路進(jìn)行試送電,發(fā)現(xiàn)此時(shí)漏電故障源已經(jīng)消失:這種間歇性偶發(fā)的漏電故障是供電所運(yùn)行檢修人員最為棘手的。

運(yùn)行人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡視分析,初步判斷該間歇性漏電故障可能是由部分用戶表后用電設(shè)備用電時(shí)引起的,隨著這些用電設(shè)備的再次用電,很有可能再次產(chǎn)生漏電故障。于是運(yùn)行人員在疑似故障漏電用戶的接戶線處安裝了智能低壓配網(wǎng)巡檢儀。果然裝設(shè)在某戶接戶線上的巡檢儀監(jiān)測(cè)到了漏電流故障,并同步在運(yùn)行人員手機(jī)APP中顯示漏電閾值超限報(bào)警。這一次設(shè)備運(yùn)行人員根據(jù)巡檢儀導(dǎo)航直接到達(dá)故障漏電點(diǎn)并排除了漏電故障。

4結(jié)語(yǔ)

智能低壓配網(wǎng)巡檢儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)線路中的漏電流大小,具備漏電流數(shù)據(jù)記錄、漏電流報(bào)警閾值設(shè)置等功能:當(dāng)監(jiān)測(cè)到漏電流超限時(shí)能主動(dòng)上報(bào)到用戶APP,用戶也可查詢當(dāng)前、歷史漏電流大小:該裝置同時(shí)具備定位功能,可導(dǎo)航用戶到達(dá)故障點(diǎn),及時(shí)排查出故障線路,高效便捷。

實(shí)踐證明,智能低壓配網(wǎng)巡檢儀對(duì)監(jiān)控用戶用電情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、鎖定漏電故障,快速導(dǎo)航、處理漏電故障效果明顯,實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓線路漏電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控,是運(yùn)行人員開(kāi)展漏電故障排查的得力幫手,為低壓線路漏電故障排查提供了一個(gè)高效快捷的模式。