智能低压配网巡检仪的设计与应用

引言

目前排查线路中的漏电流常采用人眼观察线路中破损的地方从而找到故障点的方法,或使用普通电流钳形表去检测。这种传统的排查方式需要耗费大量人力、物力,并且周期长,同时还存在很多的局限性,比如不能在漏电流很小的时候及时发现故障点,当线路中的漏电故障点不是一直存在时,比如潮湿天气时线路漏电流会增大,晴天时又几乎没有,对于这种情况排查起来也十分困难。在这种背景下,智能低压配网巡检仪应运而生。

1智能低压配网巡检仪的设计与实现

1.1总体设计思路

巡检仪主要由主机装置与客户端APP组成,主机装置具备漏电流/电流测量、电压测量、漏电监测与报警、本地数据记录和远程通信等功能,采用可充电电池,可实现24h不间断远程监测:APP客户端具备设备管理、实时数据查询与参数设置、历史数据查询、报警信息接收、故障点定位导航等功能。当主机装置监测到漏电流超限时会主动上报到客户端APP,用户可利用导航功能导航到达故障点。

1.2主机装置电路设计

巡检仪主机装置电路系统主要由微处理器、信号采样、按键模块、显示单元、通信模块、存储模块等子单元构成,如图1所示。高精度的信号采集单元将信号数据传到微处理器,微处理器处理数据并输出到显示单元,同时将数据传送到存储单元,由存储单元进行数据记录。通信模块负责与远端服务器/APP的数据交换。

主要模块的实现如下:

1.2.1信号采样

主机装置可测量几毫安至几百安的电流,极宽的测量范围造成了硬件电路设计的复杂性。为了采样到几毫安的漏电流,采用了高精度的电流传感器,可检测到微弱的电流信号:微处理器通过控制多路开关芯片来切换设置了不同增益的采样通道,从而实现量程的自动切换。微处理器内置的高精度AD模块负责将模拟量转换为数字量,经软件算法进行一系列的滤波等处理,获得最终的测量值。

1.2.2存储模块

存储器采用了外置的128MMicroSDCard,微处理器与SD之间的通信采用SPI方式,降低了对微处理器I/o资源的占用:同时电路板上增加了USB控制芯片,使得主机装置可以通过USB线缆连接上计算机,极大地方便了对主机存储数据的查看与处理。

1.2.3通信模块

通信模块采用了SIMComwireleSSSolutionS公司的SIM800C模块,该模块是一款四频GSM/GPRS模块,其性能稳定,外观小巧,性价比高。主机装置通过SIM800C模块与远端服务器建立连接,从而实现数据传输。服务器存储与转发数据,使得客户端APP可与主机装置进行数据通信。

1.3软件设计

为了满足主机装置运行的可靠性,使信号采样、数据处理与存储、无线通信等任务相互独立、并发执行,软件设计上采用了RT-Thread物联网操作系统。图2所示为一个嵌入式实时多线程操作系统结构框图,它体积小、成本低、功耗低、启动快速,除此以外,RT-Thread还具有实时性高、占用资源小等特点,非常适用于各种资源受限的场合。

1.4外观结构设计

智能低压配网巡检仪外观结构如图3所示,采用了大口径钳头设计,可满足常用场景的需求。具有LCD显示窗口、按键及电压插孔等。外壳采用ABS复合材料,电绝缘性好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。

2巡检仪的运用

使用智能低压配网巡检仪进行低压配网漏电故障巡检时,在疑似有漏电故障的低压线路中按图4所示装设好主机装置。

接着安装客户端APP,在APP上添加现场设备,成功绑定后通过APP进行相应的参数设置等。APP功能界面如图5所示。

当线路中出现漏电流时,主机装置会及时将报警信息推送到用户端APP上,其显示界面如图6所示。

3典型事例

2017年6月20日,某供电所辖区内的洪桥街道配电台区1#线又发生了漏电故障并引起智能总保跳闸。供电所运行人员闻讯后随即赶赴现场进行故障排查,经现场检查低压线路无明显异常后,运行人员对故障线路进行试送电,发现此时漏电故障源已经消失:这种间歇性偶发的漏电故障是供电所运行检修人员最为棘手的。

运行人员通过现场巡视分析,初步判断该间歇性漏电故障可能是由部分用户表后用电设备用电时引起的,随着这些用电设备的再次用电,很有可能再次产生漏电故障。于是运行人员在疑似故障漏电用户的接户线处安装了智能低压配网巡检仪。果然装设在某户接户线上的巡检仪监测到了漏电流故障,并同步在运行人员手机APP中显示漏电阈值超限报警。这一次设备运行人员根据巡检仪导航直接到达故障漏电点并排除了漏电故障。

4结语

智能低压配网巡检仪能够实时监测线路中的漏电流大小,具备漏电流数据记录、漏电流报警阈值设置等功能:当监测到漏电流超限时能主动上报到用户APP,用户也可查询当前、历史漏电流大小:该装置同时具备定位功能,可导航用户到达故障点,及时排查出故障线路,高效便捷。

实践证明,智能低压配网巡检仪对监控用户用电情况,及时发现、锁定漏电故障,快速导航、处理漏电故障效果明显,实现了对低压线路漏电流的实时监控,是运行人员开展漏电故障排查的得力帮手,为低压线路漏电故障排查提供了一个高效快捷的模式。