福建省恒鼎建筑工程有限公司 福建龙岩 364000
摘要：随着我国经济的快速发展，为了提高供电可靠性，环网柜在电力系统中得到广泛应用，已成为电力系统的重要设备。然而环网柜主要安装在室外，长期的风吹日晒，容易使内部运行温度过高，加快设备绝缘老化，对电力系统安全运行造成影响；在空气潮湿时，尤其是雨季和冰霜融化的季节，室外环网柜内潮湿凝露积水，易导致直流二次回路对地绝缘电阻下降，严重者绝缘电阻下降到零，从而形成直流正电源或负电源接地。
关键词：配电环网柜 防潮控温 电力系统
随着我国经济的快速发展，为了提高供电可靠性，环网柜在电力系统中得到广泛应用，已成为电力系统的重要设备。目前大多数的环网柜都安装有凝露传感器和加热板。但是大部分凝露传感器都是现地型，参数通过现场进行设置，传感装置若出现故障，只有通过阶段性巡检发现；并且其控制策略单一，控制手段不合理，对于如何破坏环网柜内设备发生凝露，缺少实质性的措施；此外各环网柜的凝露传感器独自工作，缺少通信渠道，无法实现信息的汇总和集中监控，这都导致电力系统的运行存在严重的安全隐患。因此，针对环网柜运行环境和运行状态无法有效监控的现状，研制了一套具备实时监测、智能防潮控温的系统，即配电环网柜防潮控温系统。
1.设计原则
针对配电环网柜内部运行环境和运行状态无法得到有效监控的现状，所研制的环网柜防潮控温系统，其目的在于：通过有效的监测控制技术，智能监测环网柜内设备所处的运行环境，破坏发生凝露现象的条件，从而确保环网柜安全可靠的运行。
一是可靠性。防潮控温终端采用分体结构，模块化设计，信息传输采用基于2.4GHz 的ZigBee无线传感器网络，不需要另外布线，不改动原箱体的结构，不对原线路构成任何影响。
二是实用性。实用性是本系统设计时要遵循的首要原则，一切功能都必须在为实际生产服务的过程中才能充分体现其价值。系统功能的实用化是衡量信息管理系统建设成功与否的基本标准，是本系统为电力企业创造经济效益的一个重要方面。本系统在设计初期就牢牢把握用户对系统的要求，以满足用户的现实需要为最终目的。
三是先进性。本着高定位、高起点的指导思想，使系统具有较强的生命力；同时能方便系统软件的升级和改版。系统采用浏览器/服务器的体系结构，具有安全性、并发控制、多用户操作等功能。
四是开放性。主站采用最流行web方式来开发，采用面向对象技术、多线程技术，提高软件的可靠性、可继承性、可维护性和可扩充性。设计上采用多层结构设计模式，能够很方便的添加扩展功能需求。
五是可操作性。调节控制终端采用分体结构，将控制模块与制冷模块分开，以便于根据环网柜的大小和箱体内部潮湿情况，调整配置制冷模块的数量；与此同时，调节控制终端安装不需要改动箱内部设备和线路走位，可以直接悬挂或放置在环网柜内，施工简单，操作性强。
2.主要技术依据及研发工具
软件平台数据库：ORACLE 9iG R2。数据服务器：UNIX操作系统或WINDOWS SERVER 2003操作系统或WINDOWS SERVER 2008操作系统。应用服务器：UNIX操作系统或WINDOWS SERVER 2003操作系统或WINDOWS SERVER 2008操作系统，Apache Tomcat V7.0. WEB客户端：WINDOWS 2000/2003/XP，Internet Explorer 6.0以上。
软件开发与设计工具。
MyEclipse 10 、Delphi XE、PLSQL Developer，Power Designer 15，Viso 2003
无线温湿度条件控制器：MAPLAB v8.60 for PIC24FJ64G004；通信管理机：Dynamic C；红外手持终端JBOS嵌入式操作系统
3.总体设计
本套环网柜防潮控温系统由四个部分组成：上位机软件平台、通信管理机、无线温湿度调节控制终端及红外手持终端，环网柜防潮控温系统要借助可靠的通信手段，将现场的智能设备所采集的各种信息上传至后台监测中心，同时将监测中心的数据发到现场的智能设备，但是由于通信规约互不兼容，彼此间无法互联，无法满足信息高速传递的现代化通信要求。通信管理及规约转换是实现监控系统互联的关键技术，而该系统的中心部件就是通信管理机。通信管理机是基于RCM6710模块的嵌入式系统，可分为系统和接口两个部分。系统部分作为核心部件，在电路设计上充分考虑通用性，调试成功后，可作为通用模块用于其他项目，有效缩短开发周期。接口部分实现规约转换器的专门功能，按照需要进行规约转换的通信规约特点进行专门的设计。128K SRAM作为主内存，1M Flash和4M Serial Flash分别是程序和数据存储器；MAXIM485E芯片实现TTL电平的串行异步通信接口UART到RS-485接口的转换；ME3000 GPRS为GPRS模块；SP3232实现TTL电平的UART到RS-232通信接口的电平转换，作为调试接口，复用主控制器的串口A；拨码开关用于控制串口的关闭；串口状态指示灯显示各串口是否处于工作状态。
无线温湿度调节控制终端是基于ZigBee无线传感器网络的环网柜防潮控温系统的重要组成部分，其设计的目的在于改变目前环网柜凝露系统运行状态和运行环境得不到有效地监控的现状。无线温湿度调节控制器采用分体设计方式，由控制模块和制冷模块组成。控制模块包括：电源转换模块、温湿度采集模块、微处理器模块、继电器输出模块、开关量采集模块、通信模块组成。电源转换模块将220V交流电源转换成直流12V、直流5V、直流3.3V输出，供给其他模块使用。温湿度采集模块可以采集温湿度数据，并转换为数字信号输出。微处理器用于控制温湿散热片、温湿度的采集，信息处理，控制命令的数据，并管理其他模块。继电器输出模块根据微处理器模块发出的指令，控制制冷装置，加热装置的工作。
4.系统技术特点
不同于以往的单机运行模式，本系统的核心是将控制终端的运行状态和现场数据通过通信信道上传，因此数据传输技术是远程监控的关键。本系统采用ZigBee技术作为底层通信方式，上层可利用GPRS通信无线上传。ZigBee网络被叫做个人局域网或者PANS。每个网络有唯一PAN识别符（PAN ID）定义。XBee ZigBee支持64-bit（扩展）PAN ID和16-bit PAN ID。16-bit PAN ID被用于在所有数据传输中，64-bit PAN ID用于加入期间。为了解决16-bit PAN ID可能会发生冲突的问题，ZigBee定义了三种不同的设备类型：协调器（Coordinator）、路由（Router）和终端（End device）。这三种器件可形成星型、网状和簇状三种网络结构
5.结论
本系统采用无线传感器网络作为数据传输的通道，各个终端成为网络上的节点，可以组网运行，在数据传输过程中，以加密形式传输，提高了网络运行的稳定性。采用手动/自动方式控制制冷驱潮装置的运行，方便运行人员随时随地对设备的运行状态进行干预，真正实现信息的双向交互。通信管理机作为通信网络与监测设备之间的接口设备，承担着数据汇总的任务，需要从下层众多的终端ZigBee模块接收数据包。设计中采用基于RCM6710的嵌入式操作系统，网络通信上采用API操作模式，配合多对一路由方式，可有效提高ZigBee网络的路由效率，保证ZigBee网络的畅通。利用GPRS的光纤通道，实现与上位机的互联互通。主站人机界面友好，纯WEB技术与B/S架构。其功能模块是按供电企业的职能部门的不同来设计，及易为用户所接受。采用先进的网络架构设计，易移植、易扩展，满足现代企业发展的需求。因此，环网柜防潮控温系统是一种优质的环网柜防潮控温的设备，可作为老式或新上的环网柜凝露控制器的替代品和首选设备。
参考文献：
1.唐金锐，尹项根，张哲，等. 配电网故障自动定位技术研究综述[J]. 电力自动化设备，2013
2.何基璜.配电运行中提高供电可靠性方法探究[J].广东科技，2014