劉東超，陳志剛，崔龍飛

基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

劉東超，陳志剛，崔龍飛

(南京南瑞繼保電氣有限公司，南京 211102)

針對(duì)目前環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)設(shè)備融合度較低導(dǎo)致運(yùn)維復(fù)雜、整體成本較高的問題，研制了一種集成物聯(lián)網(wǎng)傳感器接入、機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)、局部放電在線監(jiān)測(cè)以及標(biāo)準(zhǔn)化通信接口的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)終端。按照裝置功能詳細(xì)介紹了子模塊的構(gòu)成以及基于容器的軟件架構(gòu)。并重點(diǎn)介紹了機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)相關(guān)的數(shù)據(jù)零漂調(diào)整、數(shù)據(jù)觸發(fā)門檻選擇、特征分析實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)介紹了一種用于局放采樣的改進(jìn)型峰值保持機(jī)制。為驗(yàn)證裝置相關(guān)性能，搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，并模擬了部分典型機(jī)械特性故障。結(jié)果表明：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且一致性高，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求。

環(huán)網(wǎng)柜；物聯(lián)網(wǎng)；機(jī)械特性；局部放電；在線監(jiān)測(cè)

0 引言

近年來我國不斷加大配電網(wǎng)建設(shè)投資，城市配電網(wǎng)得到了快速的發(fā)展，供電質(zhì)量顯著提升。環(huán)網(wǎng)柜憑借其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方式靈活等優(yōu)點(diǎn)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。由于環(huán)網(wǎng)柜數(shù)量多且分散在戶外，維護(hù)難度大。設(shè)計(jì)、制造、安裝等環(huán)節(jié)導(dǎo)致的固有缺陷，容易造成環(huán)網(wǎng)柜在安裝和投運(yùn)后出現(xiàn)電纜搭接處故障、操作機(jī)構(gòu)故障、電纜支持絕緣子及母線樁頭放電和氣室故障等問題，給一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的運(yùn)維巡檢帶來了極大的工作壓力。因此，迫切需要對(duì)環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)和定時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，提升設(shè)備的連續(xù)可用性，提高供電可靠性以及檢修人員的安全性。用戶可以根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)，確定檢修時(shí)間和措施，減少停電時(shí)間和事故的發(fā)生，大大縮減因?yàn)榉怯?jì)劃停電所帶來的經(jīng)濟(jì)損失，減輕用電的綜合使用成本，提高電力裝置運(yùn)行的安全可靠性及自動(dòng)化程度[1-5]。

在當(dāng)前大力發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的背景下，電力物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)相輔相成，可有效提升電網(wǎng)信息化、數(shù)字化和智能化水平[6]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是智能傳感器、低功率廣域通信等技術(shù)的成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對(duì)配電網(wǎng)中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，解決人工定期巡檢效率低的問題，提升智能配電網(wǎng)的運(yùn)維水平和智能化程度[7-10]。物聯(lián)網(wǎng)以低功耗傳感網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)[11]，以LoRa 為代表的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)具有通信覆蓋范圍廣、低功耗以及抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)[12-14]，能為廣泛分布且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高的環(huán)網(wǎng)柜提供環(huán)境氣象數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通信支撐。

國外對(duì)環(huán)網(wǎng)柜一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)研究較早，主要對(duì)絕緣氣體、導(dǎo)體溫度健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中ABB公司提出了AbilityTM配電系統(tǒng)資產(chǎn)健康管理解決方案，通過iUniGear和iVD4中壓智能化開關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多種在線監(jiān)測(cè)及診斷功能。施耐德公司提出了EcoStruxureTM配電解決方案，通過一種基于物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)中低壓配電系統(tǒng)的數(shù)字化，不管ABB公司還是施耐德公司，檢測(cè)系統(tǒng)都是分散的。目前國內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)與環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)也沒有一并考慮，造成環(huán)網(wǎng)柜上安裝的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)量、廠家眾多，且存在部分功能重疊的現(xiàn)象，不僅不利于環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)維，也造成了環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)整體成本較高的問題，導(dǎo)致無法大規(guī)模推廣環(huán)網(wǎng)柜智能化技術(shù)。

本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)裝置，通過利用環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)及生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜二次設(shè)備倉的典型結(jié)構(gòu)尺寸，提出一種小型化、一體化的智能環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)安裝方案，將一次本體設(shè)備、高精度傳感器與二次終端設(shè)備融合，實(shí)現(xiàn)“可靠性、小型化、平臺(tái)化、通用性、經(jīng)濟(jì)性”目標(biāo)。通過優(yōu)化采樣電路及軟件算法實(shí)現(xiàn)低成本、高識(shí)別率的局放監(jiān)測(cè)功能；通過高精度傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)斷路器分合閘電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流的在線監(jiān)測(cè)功能；通過物聯(lián)網(wǎng)智能傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)電纜接頭溫度以及柜內(nèi)溫濕度等在線監(jiān)測(cè)。通過以上研究，解決目前環(huán)網(wǎng)柜在線監(jiān)測(cè)不全面的問題，提升環(huán)網(wǎng)柜經(jīng)濟(jì)性和可靠性，保證環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行安全。

1 整體方案

環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)終端采用模塊化設(shè)計(jì)理念，該裝置主要由處理器模塊、機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)、局放在線監(jiān)測(cè)、通信接口、人機(jī)接口和電源模塊等部分組成。功能模塊架構(gòu)如圖1所示。

圖1 裝置功能模塊架構(gòu)

1) 處理器模塊。裝置采用Zynq-7000硬件架構(gòu)，該器件集成了雙核高級(jí)指令微處理器(ARM Cortex- A9)和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)，具有軟件可編程性和硬件可編程性，不僅可以實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的高速采樣，同時(shí)還能在單個(gè)器件上完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和操作系統(tǒng)功能。裝置采用物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備容器化架構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)使用消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議(MQTT)作為消息總線，為容器中應(yīng)用程序提供對(duì)外的服務(wù)軟件接口[15-16]。

2) 機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)。機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)包含跳合閘電流監(jiān)測(cè)模塊、儲(chǔ)能電機(jī)電流監(jiān)測(cè)模塊、開關(guān)位移監(jiān)測(cè)模塊、輔助接點(diǎn)監(jiān)測(cè)模塊，采用卡扣式霍爾電流傳感器。裝置針對(duì)傳感器設(shè)計(jì)的ADC采樣頻率達(dá)到10 kHz，可實(shí)現(xiàn)電流曲線和行程曲線拐點(diǎn)的準(zhǔn)確判別。

3) 局放在線監(jiān)測(cè)。局放在線監(jiān)測(cè)包含超高頻局放監(jiān)測(cè)模塊、高頻電流局放監(jiān)測(cè)模塊、超聲波局放監(jiān)測(cè)模塊、地電波局放監(jiān)測(cè)模塊。與常見的局放在線監(jiān)測(cè)裝置采用的包絡(luò)檢波電路技術(shù)或直接采用千兆高速采樣技術(shù)不同的是，裝置在局放信號(hào)串聯(lián)檢波電路的基礎(chǔ)上增加了前置檢波模塊，同時(shí)采用了峰值保持和觸發(fā)采樣機(jī)制相結(jié)合的設(shè)計(jì)，并通過FPGA并行實(shí)現(xiàn)采樣控制邏輯，充分利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣率[17-18]。

4) 通信接口。物聯(lián)網(wǎng)通信模塊包含南向通信接口和北向通信接口，其中南向接口采用遠(yuǎn)距離無線電(LoRa)2.4 GHz模組，用于環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)傳感器接入，包含斷路器觸頭溫度傳感器、溫濕度傳感器、無線局放傳感器、水浸傳感器；北向通信接口采用470 MHz(LoRa)模組用于裝置接入至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

5) 人機(jī)接口。裝置設(shè)計(jì)的藍(lán)牙通信模塊通過藍(lán)牙與手持式調(diào)試終端通信，給手持式調(diào)試終端提供用于展示裝置運(yùn)行狀態(tài)、局放譜圖、歷史曲線的原始數(shù)據(jù)；調(diào)試接口模塊通過專用調(diào)試電纜與電腦調(diào)試終端通信，用于裝置程序和配置的更新，提供裝置級(jí)維護(hù)手段。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

配電物聯(lián)網(wǎng)采用“云、管、邊、端”的架構(gòu)?！霸浦髡尽笔窃苹闹髡酒脚_(tái)，以虛擬化技術(shù)為客戶提供遠(yuǎn)程資源，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的全面云化；“邊設(shè)備”是靠近信息采集設(shè)備具有邊緣計(jì)算能力的分布式智能代理，就地或就近提供智能決策和服務(wù)，同時(shí)將篩選后的數(shù)據(jù)上傳至云主站[19-20]。

配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)生海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過對(duì)多維度的海量數(shù)據(jù)整合分析會(huì)產(chǎn)生巨大的價(jià)值。由IBM提出的MQTT協(xié)議具有低功耗、簡單、開放、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)[21]，適合在配電物聯(lián)網(wǎng)云主站與邊設(shè)備的通信中使用。

傳統(tǒng)嵌入式平臺(tái)系統(tǒng)軟件使用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計(jì)思想，從分布式計(jì)算應(yīng)用出發(fā)，定義統(tǒng)一的軟件模型和編程接口，設(shè)計(jì)直觀易用的信號(hào)命名方式，創(chuàng)新靈活高效的自動(dòng)變量交換技術(shù)，解決單個(gè)保護(hù)設(shè)備到復(fù)雜的直流控制保護(hù)系統(tǒng)等分布式系統(tǒng)難以擴(kuò)展管理的問題。

為適應(yīng)用戶新業(yè)務(wù)需求功能組件的快速部署，同時(shí)提升配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)維能力，監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用容器技術(shù)，將不同業(yè)務(wù)的功能組件通過APP部署在容器中，并通過容器設(shè)備映射功能訪問各外設(shè)設(shè)備，APP之間通過容器間IP化技術(shù)和MQTT總線實(shí)現(xiàn)各類消息主題的訂閱和發(fā)布。本文在監(jiān)測(cè)裝置中部署了一種MQTT Bridge的代理元件，用于連接平臺(tái)系統(tǒng)軟件與MQTT Broker、各種APP應(yīng)用，如圖2所示。

MQTT Bridge元件部署在容器的外面，MQTT Bridge啟動(dòng)后先向MQTT Broker訂閱其能處理的請(qǐng)求，APP應(yīng)用在啟動(dòng)后向MQTT Broker訂閱其需要的響應(yīng)。在業(yè)務(wù)處理過程中，APP應(yīng)用向MQTT Broker發(fā)布數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求，MQTT Broker將數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求經(jīng)MQTT Bridge轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱了該請(qǐng)求的高級(jí)軟件。平臺(tái)系統(tǒng)軟件對(duì)接收到的請(qǐng)求進(jìn)行處理后，再經(jīng)MQTT Bridge向MQTT Broker發(fā)布響應(yīng)，最終MQTT Broker將數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給訂閱了該響應(yīng)的APP。

圖2 裝置軟件架構(gòu)

2.2 機(jī)械特性采樣模塊設(shè)計(jì)

斷路器的分合閘線圈電流波形信號(hào)含有反映其操動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)的豐富信息，通過檢測(cè)分合閘線圈電流波形，將線圈波形參量與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可判斷斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)是否存在問題，提出檢修建議。

小電流霍爾傳感器響應(yīng)時(shí)速度快、失調(diào)電流小、線性度好、動(dòng)態(tài)領(lǐng)域大，有利于保證整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。本文采用的是卡扣式霍爾傳感器，額定輸入電流為0～20 A，額定輸出電壓為0～5 V。

根據(jù)斷路器的線圈電流特點(diǎn)，本文采用FPGA高速并行采樣方式對(duì)傳感器輸出電壓進(jìn)行ADC采樣，采樣頻率為10 kHz，ARM處理器通過直接存儲(chǔ)器訪問接口(DMA)讀取采樣數(shù)據(jù)。

2) 數(shù)據(jù)觸發(fā)門檻。斷路器在沒有分合操作時(shí)跳合閘電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流采樣值只有零漂值，因此不必耗費(fèi)裝置系統(tǒng)資源來進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析。斷路器在分合操作后需要一段內(nèi)存來完整地緩存采樣數(shù)據(jù)，裝置的采樣率越高對(duì)于后端提取分合閘線圈電流曲線拐點(diǎn)越有利。斷路器進(jìn)行分合操作時(shí)分合閘線圈電流曲線時(shí)間典型值不超過50 ms，儲(chǔ)能電機(jī)電流曲線時(shí)間典型值不超過6 s。因此需要針對(duì)分合閘線圈電流曲線和儲(chǔ)能電機(jī)電流曲線，分別選取適宜的數(shù)據(jù)觸發(fā)門檻用于緩存采樣數(shù)據(jù)，否則容易造成采樣數(shù)據(jù)緩存占用過多的裝置內(nèi)存空間并導(dǎo)致故障提取算法運(yùn)算量增加。

2.3 機(jī)械特性特征分析

斷路器的分合閘線圈電流典型波形根據(jù)鐵心的運(yùn)動(dòng)過程一般可以分為5個(gè)階段[24-26]，如圖3所示。

圖3 典型分(合)閘線圈電流曲線

算法2：對(duì)于函數(shù)表達(dá)式確定的曲線可以通過求導(dǎo)數(shù)的方法找到曲線拐點(diǎn)(反曲點(diǎn))，即改變曲線向上或者向下趨勢(shì)的點(diǎn)，曲線拐點(diǎn)滿足其二階導(dǎo)數(shù)為零且二階導(dǎo)數(shù)兩側(cè)符號(hào)相反，即

2.4 局放信號(hào)采樣模塊設(shè)計(jì)

檢波原理最早用于信號(hào)的解調(diào)，利用檢波原理可在高頻信號(hào)中分離出低頻載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收功能。高頻信號(hào)通過檢波器之后，可以得到一個(gè)緩慢變化的包絡(luò)信號(hào)，其幅值和原始信號(hào)的峰值相對(duì)應(yīng)。

針對(duì)包絡(luò)信號(hào)分析所普遍采用的固定頻率采樣機(jī)制會(huì)導(dǎo)致裝置提取到的局放信號(hào)失真的問題，本文采用了一種改進(jìn)型峰值保持采樣機(jī)制，對(duì)數(shù)檢波器的輸出經(jīng)自適應(yīng)噪聲閾值電壓比較器后自動(dòng)觸發(fā)采樣命令，并通過實(shí)際局部放電量來動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣窗口數(shù)據(jù)長度，局放信號(hào)采樣架構(gòu)如圖4所示。

對(duì)數(shù)檢波信號(hào)通過峰值保持模塊中的保持電容實(shí)現(xiàn)信號(hào)的峰值保持，同時(shí)通過實(shí)時(shí)噪聲采樣以及動(dòng)態(tài)噪聲計(jì)算后獲得觸發(fā)閾值比較基準(zhǔn)，經(jīng)硬件比較電路后由數(shù)據(jù)窗選擇模塊給采樣模塊提供觸發(fā)信號(hào)，采樣模塊在收到觸發(fā)信號(hào)后采集信號(hào)峰值點(diǎn)，通過信號(hào)處理單元判斷是否存在局放信號(hào)，并根據(jù)判斷結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣數(shù)據(jù)窗的大小。采樣模塊在完成數(shù)據(jù)采樣后會(huì)自動(dòng)通過可控三極管對(duì)峰值保持電容進(jìn)行快速放電，為下一次局放監(jiān)測(cè)做準(zhǔn)備。

圖4 局放信號(hào)采樣示意圖

放電持續(xù)時(shí)間由峰值保持模塊RC電路參數(shù)決定，需要確保峰值保持電容具有足夠的放電時(shí)間使其幅值降低到噪聲基準(zhǔn)以下，本文設(shè)計(jì)的局放信號(hào)采樣電路整組時(shí)間為220 ns，因此ADC采樣頻率只需要達(dá)到4 MHz即可，極大地降低了采集電路的硬件成本。

3 裝置試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)平臺(tái)

由于環(huán)網(wǎng)柜小型化的發(fā)展，很多型號(hào)的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)剩余空間已縮小到接近極限，使得內(nèi)部可供安裝傳感器的空間相當(dāng)有限，在進(jìn)行傳感器選型時(shí)應(yīng)該充分考慮安裝位置等因素。本文采用物聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜搭建了試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，如圖5所示。

圖5 傳感器安裝示意圖

監(jiān)測(cè)裝置安裝于環(huán)網(wǎng)柜二次設(shè)備倉內(nèi)，與柜內(nèi)的站所終端(DTU)共用DC24 V電源；霍爾傳感器采用卡扣方式安裝于跳合閘線圈和儲(chǔ)能電機(jī)線圈導(dǎo)線上面，監(jiān)測(cè)裝置給霍爾傳感器提供DC5 V電源；超高頻局放傳感器通過強(qiáng)磁吸附方式安裝于環(huán)網(wǎng)柜的電纜室內(nèi)壁，通過50W同軸電纜與監(jiān)測(cè)裝置的SMA接口連接；環(huán)網(wǎng)柜堵頭無線測(cè)溫傳感器澆注于絕緣塞，可以直接測(cè)量電纜頭的溫度，采集的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)2.4 GHz無線模組發(fā)送給監(jiān)測(cè)裝置；超聲波無線局放傳感器安裝于觀察窗內(nèi)，采集的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)470 MHz無線模組發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備或監(jiān)測(cè)裝置。

3.2 應(yīng)用分析

通過以上測(cè)試平臺(tái)除了完成物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的通信規(guī)約測(cè)試以及無線功率裕度外，還對(duì)斷路器機(jī)構(gòu)進(jìn)行了500次分閘、合閘試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)裝置通過高速錄波功能完成了分(合)閘線圈電流以及儲(chǔ)能電機(jī)電流波形的記錄，如圖6和圖7所示，電流波形各個(gè)階段的拐點(diǎn)都比較清晰，有利于提取波形的特征值。表1給出了其中3次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)裝置提取的電流特征值的電流幅值和對(duì)應(yīng)的時(shí)刻均在較小的范圍內(nèi)變化，說明監(jiān)測(cè)裝置采用的基于曲線拐點(diǎn)的分析方法具有較好的一致性，滿足工程現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求。

圖6 分(合)閘線圈電流高速錄波曲線

圖7 儲(chǔ)能電機(jī)電流高速錄波曲線

環(huán)網(wǎng)柜斷路器實(shí)際應(yīng)用過程中比較常見的故障有鐵芯卡澀、線圈匝間短路、脫扣器卡滯等[27]。本文通過在鐵芯上加裝了一段彈簧來模擬鐵芯卡澀故障，同時(shí)選用了一個(gè)相同規(guī)格的線圈并短接部分繞組，用于模擬線圈短路故障，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。其中鐵芯卡澀電流波形與正常電流波形基本吻合，但波形特征值2幅值以及整個(gè)分合閘操作的時(shí)間5均有較大幅度的增加；線圈短路電流波形特征值1、2、3均有明顯的增加，而整個(gè)分合閘操作的時(shí)間5均有較大幅度的減小。

表1 分合閘及儲(chǔ)能電機(jī)電流特征值

表2 鐵芯卡澀故障電流與正常特征值對(duì)比

4 結(jié)語

將不同類型設(shè)備進(jìn)行集成與優(yōu)化整合是二次設(shè)備專業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，尤其是對(duì)于數(shù)量眾多的中低電壓等級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景更為重要。本文介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)裝置的研制，按照裝置功能詳細(xì)介紹了子模塊的構(gòu)成以及基于容器架構(gòu)的軟件架構(gòu)，并重點(diǎn)介紹了機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)相關(guān)的數(shù)據(jù)零漂調(diào)整、數(shù)據(jù)觸發(fā)門檻選擇、特征分析實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)介紹了一種用于局放采樣的改進(jìn)型峰值保持機(jī)制。為驗(yàn)證裝置的相關(guān)性能，搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，并模擬了部分典型機(jī)械特性故障，結(jié)果表明：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且一致性高，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求。本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測(cè)裝置在山西、武漢等地的環(huán)網(wǎng)柜智能化改造工程中得到了應(yīng)用，后續(xù)將進(jìn)一步研究裝置功能集成后在運(yùn)行過程中的技術(shù)和管理問題。

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Online monitoring technology of a ring network cabinet based on the internet of things

LIU Dongchao, CHEN Zhigang, CUI Longfei

(NARI-Relays Electric Co., Ltd., Nanjing 211102, China)

There are problems of complex operation and high overall cost caused by the low level of integration of current online monitoring equipment in a ring cabinet. Thus a monitoring terminal of the ring cabinet of the internet of things (IoT) is developed, integrated with micro-power sensor access, online monitoring of mechanical characteristics and of partial discharge and standardized communication interface. The structure of the sub-module and the software architecture based on the container architecture are introduced in detail, and the realization method of data zero drift adjustment, data trigger threshold selection and feature analysis related to the online monitoring of mechanical properties is emphasized. At the same time, an improved peak retention mechanism for local discharge sampling is introduced. In order to verify performance, an experimental platform is built and some typical mechanical characteristics faults are simulated. The results show that the monitoring data are accurate and consistent, and can meet the requirements of field applications.

ring main cabinet; IoT; mechanical properties; partial discharge; on-line monitoring

10.19783/j.cnki.pspc.226427

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助(2020YFE0200400)

This work is supported by the National Key Research and Development Program of China (No. 2020YFE0200400).

2021-12-30；

2022-04-06

劉東超(1980—)，男，通信作者，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茏冸娬具^程層設(shè)備及一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)；E-mail: liudc@nrec.com

陳志剛(1983—)，男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茏冸娬具^程層設(shè)備及一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。E-mail: chenzg@nrec.com

(編輯 周金梅)