馮忠奎，高瑜，李陽，郭天飛，孫琪

（國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，山東 淄博 255000）

漏電是由于絕緣損壞或其他原因而引起的電流泄漏，電器外殼和市電火線間由于某種原因連通后和地之間有一定的電位差就會(huì)產(chǎn)生漏電[1]。

漏電的設(shè)備故障表征僅僅為主斷路器和住戶分?jǐn)嗦菲魈l，除此之外與正常功率過高的跳閘情況一樣。面對(duì)此種情況，維修人員不確定是住戶家中電器故障的情況下，只能先將線路送電，然后短時(shí)間觀察無問題后返回等待下次跳閘。只有當(dāng)多次發(fā)生跳閘斷電后，維修人員方可判斷是否為線路漏電，進(jìn)行入戶檢查。但該過程往往會(huì)擴(kuò)大停電范圍，增多停電次數(shù)，嚴(yán)重影響用戶的正常用電，降低甚至?xí)霈F(xiàn)客戶投訴，影響公司信譽(yù)。

此外，住戶中的漏電具有隱秘性，往往發(fā)生在某個(gè)異常的家用電器中，例如電飯煲、開關(guān)、微波爐等。但這些電器絕大多數(shù)都在住戶家中，屬于私人環(huán)境，維修人員不能長時(shí)間滯留，進(jìn)一步加劇了設(shè)備漏電定位的困難程度。因此，認(rèn)為有必要利用QC活動(dòng)解決剩余電流保護(hù)裝置越級(jí)跳閘時(shí)無法快速有效地判斷出漏電居民用戶，進(jìn)而方便搶修人員快速排查隔離故障點(diǎn)的問題。

1 低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓的原理與結(jié)構(gòu)

1.1 低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓總體方案選擇

當(dāng)發(fā)生漏電故障時(shí)，瞬間通過斷路器的電流主要為50 Hz工頻交流電，伴隨少量其高次諧波，其數(shù)值量級(jí)在毫安級(jí)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)手段，mA級(jí)電流可以通過多種方式準(zhǔn)確測得。通過對(duì)檢測到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)檢測到故障回路電流達(dá)到24 mA時(shí)，通過合適的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的告警模塊，裝置可靠告警。

目前我國漏電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用主要集中在礦井和低壓農(nóng)電系統(tǒng)，對(duì)城市配電網(wǎng)的漏電保護(hù)技術(shù)關(guān)注較少[2]。通過查新，提出3種實(shí)現(xiàn)漏電電流檢測的總體方案，并進(jìn)行選擇。

3種方案的檢測原理示意圖如圖1所示。根據(jù)實(shí)際需求，將方案目標(biāo)定為以下3點(diǎn)：可以檢測到穩(wěn)定可靠的故障信號(hào)；誤差率低；裝置體積小，不能占用表箱內(nèi)剩余空間。采用24、30、40、50、60 mA的電流分別測試3種方案的反映成功率，并調(diào)查分析3種方案的設(shè)備體積總和，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

圖1 3種方案檢測示意圖

由表1可以看出，方案一和方案三反映成功率均可達(dá)到100%，方案三體積較小，可以放入表箱柜中。因此，最終選擇方案三“基于電磁感應(yīng)原理的表箱漏電定位裝置”為最佳方案，繪制方案三裝置工作示意圖如圖2所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

圖2 方案三裝置工作示意圖

1.2 低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓分級(jí)方案選擇

為更好實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值，滿足漏電判斷準(zhǔn)確率100%，對(duì)最佳方案進(jìn)行分解，分為檢測探頭單元和主體結(jié)構(gòu)單元，制定最佳方案如圖3所示。其中，檢測探頭單元包括檢測元件、過流保護(hù)元件、接頭結(jié)構(gòu)；主體結(jié)構(gòu)包括處理芯片、告警單元、輸出單元和外殼模塊。

圖3 最佳方案分層圖

2 低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓制作方法

根據(jù)低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓研發(fā)過程，按照5W1H原則制定了對(duì)策實(shí)施計(jì)劃表，所有對(duì)策目標(biāo)均進(jìn)行量化，如表2所示。

表2 目標(biāo)量化的對(duì)策實(shí)施計(jì)劃表

2.1 加工控制主板

2.1.1 設(shè)計(jì)控制主板

根據(jù)數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確率100%和價(jià)格便宜的原則，在淘寶選購型號(hào)為MSP430的開發(fā)板，價(jià)格80元。搭建單片機(jī)控制系統(tǒng)，編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能：（1）將經(jīng)互感器解調(diào)后的數(shù)字量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)值，并將電流數(shù)據(jù)上傳至儲(chǔ)存模塊；（2）判定電流是否達(dá)到預(yù)警值，若超過預(yù)警值時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷路。

2.1.2 焊接加工

由于主板io過程較為復(fù)雜須考慮的步驟較多，利用PDPC法對(duì)整個(gè)步驟可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行了預(yù)評(píng)估，繪制了過程圖如圖4所示。

圖4 “主板接口位置及io狀態(tài)”過程決策程序圖

2.1.3 測試效果

表3為數(shù)據(jù)傳輸誤差測試表，通過對(duì)策效果檢查可以看出，響應(yīng)時(shí)間均＜2 s，主控板工作可靠，達(dá)到了工作所需的要求，對(duì)策實(shí)施成功。

表3 數(shù)據(jù)傳輸誤差測試表

2.2 整機(jī)組裝與調(diào)試

按照設(shè)計(jì)思路，按照裝置結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)要求，將檢測元件、過流保護(hù)元件、接頭結(jié)構(gòu)、處理芯片、告警單元、輸出單元和外殼模塊進(jìn)行內(nèi)部接線[3]、整體組裝與調(diào)試。裝置組裝整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 整體組裝實(shí)物圖

將組裝好的低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測貓進(jìn)行監(jiān)測范圍測試，可監(jiān)測電流范圍為0.01～19.99 A，對(duì)策實(shí)施成功。

3 目標(biāo)值完成情況檢查

制作27套監(jiān)測裝置，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證合格后應(yīng)用到表箱漏電檢測中，現(xiàn)場應(yīng)用情況如圖6所示。期間共檢測到10組報(bào)警信號(hào)，如表4所示。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，漏電監(jiān)測裝置的成功率為100%，達(dá)到目標(biāo)值，目標(biāo)確認(rèn)成功。

表4 目標(biāo)檢查表

圖6 監(jiān)測裝置現(xiàn)場應(yīng)用圖

4 取得效果

漏電監(jiān)測裝置的順利應(yīng)用，改變了人員被動(dòng)、滯后性操作的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)搶修，減少了停電時(shí)間及客戶家中設(shè)備漏電短路的隱患存在時(shí)間，避免了因停電造成的損失。

避免了作業(yè)人員一次次送電斷電的難題，每月可減少表箱巡視50人次，安全快捷，提升了運(yùn)維的高效性，得到淄博市公司安質(zhì)部和運(yùn)檢部的一致認(rèn)可。

低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測裝置投入運(yùn)行以來，累計(jì)接收告警34條，保證了客戶的正常生活和工作需要，減少了客戶因停產(chǎn)而造成的損失，得到了廣大客戶的一致好評(píng)。此外，因反復(fù)停電而引起的電話投訴和咨詢事件明顯減少，為供電的可靠性提供了有力保證，維護(hù)了公司形象。

5 結(jié)束語

本文研制了基于電磁原理的低壓配電臺(tái)區(qū)漏電監(jiān)測裝置，包括檢測探頭單元和主體結(jié)構(gòu)單元，通過制作互感器、加工控制主板、整機(jī)組裝與調(diào)試等方案實(shí)施過程，對(duì)27套監(jiān)測裝置效果檢查發(fā)現(xiàn)，該裝置能夠準(zhǔn)確監(jiān)測并記錄泄漏電流值的裝置，快速縮小故障查找范圍，減少故障查找時(shí)間和工單數(shù)量，提高了配電網(wǎng)運(yùn)維的高效性。試驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置的高效性和可靠性，具備良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。