0 引言
变电站的端子箱机构箱汇控柜数量众多、分布广泛，人工巡检费时费力，很难到位。而现有的变电站监控系统不能实时监控箱体温湿度、加热器和箱门状态，且每月一次定期巡检，不能确保箱柜缺陷及早发现、隐患消除于萌芽状态。例如，加热器内部断线，无任何表象，难发现，导致结露；温湿度控制器故障，不能及早发现，防凝露效果不理想；箱柜门关闭不到位，甚至长时间打开，导致箱柜进水、小动物侵入。为此，拟以某变电站为试点开展研究，研发一套端子箱机构箱汇控柜状态监控系统。它能够实时监测各箱柜内部温湿度、加热器状态及启动情况、箱柜门开闭信息并配备手机终端报警功能。
1 箱柜监控系统设计
1.1 监控系统概述
该系统是在箱柜原有的除湿加热装置上，将温湿度传感器、冷凝器、门限开关、无线通信集成到一个系统，将变电站各箱柜的温湿度数据、箱门开闭信息汇集到一台服务器上，并与手机关联，以便运行人员通过手机读取各箱柜的状态。
1.2 监控系统实现功能
该系统具体可实现功能如下：
（1）温湿度监测与除湿功能。智能型除湿装置通过温湿度传感器，实时准确的采集到柜内的真实湿度，如果湿度达到设定值时，除湿装置就会启动除湿功能，将湿度保持在合理的范围。
（2）门状态检测与报警功能。当柜子的门没有关闭时，会触发门限开关报警，抽湿装置采集到门限开关信息后通过无线通信传输至服务器，并通过GPRS网络与手机关联，。
（3）自适应除湿功能。当湿度传感器监测到户外箱柜湿度过高时，启动凝露除湿功能，通过热交换器使箱柜内潮湿的空气遇冷达到饱和后凝露，变成水再通过导水管排出柜外。
（4）加热器电流监测功能。当加热器运行后，通过装置内部的电能采集模块监测加热器工作电流，并传输至服务器与手机，以便运行人员判断加热器状态。
2 箱柜监控系统构成
户外箱柜状态监控系统如图1所示，包括用于检测温湿度、柜门状态的传感器，所述传感器安装于室外箱柜内，连接有MCU控制器，MCU控制器的输出端连接有用于调整温湿度、柜门状态的执行终端；所述传感器、MCU控制器、执行终端均连接有电源模块；若干所述MCU控制器将接收的数据信号无线上传至服务器，所述服务器通信连接有运维管理人员的移动终端。
图1 变电站户外箱柜状态监控系统
2.1 传感器、MCU控制器
传感器包括温度采集模块、湿度采集模块以及门状态检测模块，温度采集模块、湿度采集模块设于室外箱柜内侧，门状态检测模块设于室外箱柜与箱柜门的连接处；通过温度采集模块检测室外箱柜内的温度，通过湿度采集模块检测室外箱柜内的湿度，并将检测到的温度和湿度值传送给MCU控制器，MCU控制器将采集的数据与设定的阈值比较，判定是否启动加热、除湿功能；同时，监控终端采集的信息实时上传至服务器，实现对室外箱柜运行状态的实时监测，便于及早发现室外箱柜内温湿度、箱柜门的异常状态。
2.2 门状态监测、执行终端
采用接近开关为门状态检测模块检测门是否关闭良好：门关闭良好时，接近开关向MCU控制器返回高电平；否则，接近开关向MCU控制器返回低电平。
执行终端包括制冷片以及加热片，制冷片与MCU控制器之间连接有制冷片驱动模块，加热片与MCU控制器之间连接有加热片驱动模块。当室外箱柜内温度过低时，为了防止出现凝露现象，MCU控制器驱动加热片驱动模块启动加热器，提高室外箱柜温度；当室外箱柜内湿度过高时，MCU控制器驱动制冷片驱动模块启动制冷片，降低室外箱柜内温度。如图2所示。
图2 传感器、MCU控制器、执行终端
3 除湿装置控制策略
在箱柜内部安装温湿度传感器，采取多点采样、汇总加权平均技术，实时监控箱柜区域温湿度。在除湿装置中，设置风扇、加热器启动的温度上下限，根据限值，实现风扇、加热器系统分环境状态区域的交替工作。并通过设置合理科学的阈值，防止除湿装置反复启动。除湿装置控制策略框图如图3所示。
具体如加热升温时，设置温度最高值在30℃，温度最低值为20℃，则在环境温度低于20℃时启动加热片加热，在温度高于30℃时停止加热，以便将端子箱内的温度控制在20～30℃之间。配合湿度设置为80%～85%，当湿度大于85%开启风扇，降到80%风扇停止。即：随着端子箱内凝露增加，端子箱内的温度降低（低于20℃），加热片工作，因加热片工作端子箱内的凝露和周围潮气随着周围温度上升而往端子箱顶部汇集（当湿度超过85%时），风扇开始工作，潮气通过除湿装置冷凝成水排出端子箱。这样就能实现将端子箱内的温湿度控制在一定范围内保证端子箱内的干燥。
图3 除湿装置控制策略框图
4 结语
经初步设计，该系统能够在远方终端实时查看并控制户外箱柜的运行状态，提高箱柜的可靠性和安全性，能满足变电站实际运行要求，有效防止端子箱内凝露、控制箱柜内温湿度，保证箱柜内二次接线的安全运行，避免操作失灵、带电维修更换等问题。同时，能够在很大程度上降低由端子箱潮湿及加热故障、门关不严等影响电气设备运行的风险，减轻运行人员日常维护量，更好地保证电网连续可靠运行。
参考文献
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收稿日期：2018-08-19
作者简介：万新宇（1988-），男，吉林人，供职于广东电网公司珠海供电局，研究方向：变电运行。
