论文部分内容阅读
摘要：为降低低压开关重复跳闸的次数，并提高含有分支箱节点的低压电缆抢修效率。本文提出了一种新型装置，该套装置可在用电负荷高峰期或者开关跳闸后未发现故障时，装设在分支箱内的电缆上一定时间，监测电缆的运行情况，进而预防负荷超容引起的重复跳閘，以及在开关跳闸发生后能快速识别故障电缆。最后通过试验，证明了本装置可达到预期效果，具有较好的应用前景和推广价值。
关键词：低压开关重复跳闸;负荷超容;识别故障电缆;抢修效率;
文章编号：1005-7277（2019）05-0070-03
Abstract：In order to reduce the frequency of repeated tripping of low-voltage switch and improve the efficiency of emergency repair of low-voltage cable with branch box node. Is proposed in this paper a new type of device， the device can be in peak load or switch trip was found after failure， installed on the branch cable in the certain time， monitor the running status of the cable， super capacity and prevent load caused by repeat trip， and can quickly identify the fault cable after switch trip happen. Finally， through the test， it is proved that the device can achieve the desired effect and has a good application prospect and promotion value.
Key words：Repeated tripping of low voltage switch; Overcapacity of load; Identify fault cables; Emergency repair efficiency;
1 引言
为适应社会发展，美化城市环境，在工矿企业、街道、住宅区等用户密集区，低压电缆已成为目前低压网络的首选方式[1]。由于用户较多且密集度高，为达到优化低压电缆网络的目的，常加入低压电缆分支箱作为连接节点。但出于成本等因素，低压电缆分支箱内出线只装设熔丝刀闸;上级电源低压侧为保护变压器等设备，出线上装设具有保护功能、灵敏度更高的空气开关等，从而在一些情况下会有越级跳闸的发生。当发生越级跳闸后，传统利用绝缘电阻摇表判断故障电缆需两个人配合操作，且耗时长、工作量大[2]。
经过近3年来低压电缆越级跳闸的故障统计分析，如表1所示，发现一半以上的故障原因是由于负荷超引起的。本文借鉴高压电缆中常用监测的方法[3]，提出了低压开关重复跳闸预防及故障电缆快速识别装置，人为在分支箱内搭设临时监测系统，通过监测电流数据，对负荷超容引起的开关重复跳闸的发生做到预防，也可在故障发生后可快速确定故障电缆，最后通过实现场试用表明，该装置具有广泛的应用前景。
2 本文所研装置
通过对分支箱的实地考察，可以看出目前分支箱常见结构为1进4出或1进6出形式，其内部可利用空间为熔丝下部到电缆进出箱体的位置。因此，要想在分支箱内做监测，装置的体积是关键问题。由于电缆线位处分支箱中间，造成了分支箱内可利用的整体空间较小，但可利用的分散空间较多。因此，本文提出了分体机的设想，将监测功能和显示功能分开，减小装置体积。
2.2 硬件装置研制
2.2.1 监测端设备
监测端主要目的是可安装于低压分支箱内，实现对电流信号的采集、处理、存储和发送功能。为减小设备体积及更好利用分支箱内部的分散空间，本装置采用了分散处理的方式，即一个监测端设备只监测一根电缆，大大所小了单个监测设备的体积，达到方便安装设备的目的。
对于监测设备信息处理的数值形式，本套设备采用有效值的形式，即将通过钳形电流互感器采集到的电流瞬时信号（一个周波内采集64个瞬时值），经过CPU单元处理，将一个周波的瞬时值转化为有效值。同时为避免冲击电流引起误判，及方便信息数据的存储，CPU还会计算每10分钟的平均值和最大值，再将其存储。当低压电缆出现故障或过载情况后，该周波的电流有效值将突变，从而该周波所在数据窗（10分钟）的平均电流和最大电流就会发生明显变化，从而发出报警信号。
2.2.2 显示端设备
为方便抢修人员工作的方便性和出于成本考虑，本套装置的显示端设备采用集中显示的方式，即一台显示设备可接受多台监测设备的信号。每台信息处理设备设置一个唯一编号，这个编号与电缆位置一一对应，从而通过编号便可确定故障电缆。显示端装置由抢修人员携带，用于读取各采集端的采集信息。包括各监测端信号的识别功能、信息读取功能、信息显示功能、对钟功能;同时，为方便操作，设置判断故障和负荷超容的警戒阀值和变化欲度阀值也由显示端设备输入。根据以往的便携式仪器使用中的不足，本套装置的显示设备在制造时进行了如下改进：
①设备体积太小适中，便于一手携带但又不是太薄，如使用手机大小的设备，容易造成丢失或遗忘，而体积太大的设备又不方便携带使用;
②在采用数字信号显示的报警信息时，需有一个显示屏，但考虑到老师傅的使用，屏幕不能过小，显示的字体要尽量偏大;
③故障时为提醒设备主人，显示设备也需发出提示音，同时为起到警示作用，提示音的分贝和持续时长均要达到一定要求。
3 案例
针对上海青浦地区冬季用电高峰期，结合工作经验和跳闸情况，自2018年10月10日开始使用至2019年1月底先后在青浦地区的24个低压台区加装所研装置，并根据营销提供的用户负荷信息及配电班组提供的开关容量等信息，对各个信息处理装置设定了警戒阀值和变化欲度。
在近4个月的使用中，该套装置报警共计11次，其中线路过载报警2次。通过后期的故障核查工作，这11次报警均为正确报警，准确性为100%，同时，抢修人员确定故障电缆的时间也由传统的约39min提高到了5s之内。
经过实际运行及抢修人员使用情况，通过本文新研制的装置，可以检测到逼近开关临界值的大电流，从而避免由于超容引起的开关跳闸或开关重复跳闸。同时，抢修人员可立即确定故障电缆，并可根据显示的电流信息大致判断出故障性质和故障相数，从而开展抢修工作，避免了之前繁琐的利用绝缘摇表测绝缘电阻的过程。
4 小结
本文提出了一种新型装置，该套装置可在用电负荷高峰期或者开关跳闸后未发现故障时，装设在分支箱内的电缆上，监测一段时间内电缆的运行情况，根据电缆所反映的电流信息进行负荷超容的预测及电缆故障的识别，进而避免负荷超容引起开关跳闸，即使在跳闸后也能快速识别故障电缆，提高抢修效率。最后试验证明了本装置的推广价值。
参考文献
徐健.电缆故障信号特征提取方法研究[D].西安科技大学硕士论文.2012.
李园园， 沈军， 朱晓彤等. 区域电网电缆一架空线混合线路故障区间判别方法及实现[J].江苏电机工程.2014，33（2）：64-68.
黄弦超，张粒子等.配电网检修计划优化模型[J]. 电力系统自动化.2007，31（1）：33-37.
关键词：低压开关重复跳闸;负荷超容;识别故障电缆;抢修效率;
文章编号：1005-7277（2019）05-0070-03
Abstract：In order to reduce the frequency of repeated tripping of low-voltage switch and improve the efficiency of emergency repair of low-voltage cable with branch box node. Is proposed in this paper a new type of device， the device can be in peak load or switch trip was found after failure， installed on the branch cable in the certain time， monitor the running status of the cable， super capacity and prevent load caused by repeat trip， and can quickly identify the fault cable after switch trip happen. Finally， through the test， it is proved that the device can achieve the desired effect and has a good application prospect and promotion value.
Key words：Repeated tripping of low voltage switch; Overcapacity of load; Identify fault cables; Emergency repair efficiency;
1 引言
为适应社会发展，美化城市环境，在工矿企业、街道、住宅区等用户密集区，低压电缆已成为目前低压网络的首选方式[1]。由于用户较多且密集度高，为达到优化低压电缆网络的目的，常加入低压电缆分支箱作为连接节点。但出于成本等因素，低压电缆分支箱内出线只装设熔丝刀闸;上级电源低压侧为保护变压器等设备，出线上装设具有保护功能、灵敏度更高的空气开关等，从而在一些情况下会有越级跳闸的发生。当发生越级跳闸后，传统利用绝缘电阻摇表判断故障电缆需两个人配合操作，且耗时长、工作量大[2]。
经过近3年来低压电缆越级跳闸的故障统计分析，如表1所示，发现一半以上的故障原因是由于负荷超引起的。本文借鉴高压电缆中常用监测的方法[3]，提出了低压开关重复跳闸预防及故障电缆快速识别装置，人为在分支箱内搭设临时监测系统，通过监测电流数据，对负荷超容引起的开关重复跳闸的发生做到预防，也可在故障发生后可快速确定故障电缆，最后通过实现场试用表明，该装置具有广泛的应用前景。
2 本文所研装置
通过对分支箱的实地考察，可以看出目前分支箱常见结构为1进4出或1进6出形式，其内部可利用空间为熔丝下部到电缆进出箱体的位置。因此，要想在分支箱内做监测，装置的体积是关键问题。由于电缆线位处分支箱中间，造成了分支箱内可利用的整体空间较小，但可利用的分散空间较多。因此，本文提出了分体机的设想，将监测功能和显示功能分开，减小装置体积。
2.2 硬件装置研制
2.2.1 监测端设备
监测端主要目的是可安装于低压分支箱内，实现对电流信号的采集、处理、存储和发送功能。为减小设备体积及更好利用分支箱内部的分散空间，本装置采用了分散处理的方式，即一个监测端设备只监测一根电缆，大大所小了单个监测设备的体积，达到方便安装设备的目的。
对于监测设备信息处理的数值形式，本套设备采用有效值的形式，即将通过钳形电流互感器采集到的电流瞬时信号（一个周波内采集64个瞬时值），经过CPU单元处理，将一个周波的瞬时值转化为有效值。同时为避免冲击电流引起误判，及方便信息数据的存储，CPU还会计算每10分钟的平均值和最大值，再将其存储。当低压电缆出现故障或过载情况后，该周波的电流有效值将突变，从而该周波所在数据窗（10分钟）的平均电流和最大电流就会发生明显变化，从而发出报警信号。
2.2.2 显示端设备
为方便抢修人员工作的方便性和出于成本考虑，本套装置的显示端设备采用集中显示的方式，即一台显示设备可接受多台监测设备的信号。每台信息处理设备设置一个唯一编号，这个编号与电缆位置一一对应，从而通过编号便可确定故障电缆。显示端装置由抢修人员携带，用于读取各采集端的采集信息。包括各监测端信号的识别功能、信息读取功能、信息显示功能、对钟功能;同时，为方便操作，设置判断故障和负荷超容的警戒阀值和变化欲度阀值也由显示端设备输入。根据以往的便携式仪器使用中的不足，本套装置的显示设备在制造时进行了如下改进：
①设备体积太小适中，便于一手携带但又不是太薄，如使用手机大小的设备，容易造成丢失或遗忘，而体积太大的设备又不方便携带使用;
②在采用数字信号显示的报警信息时，需有一个显示屏，但考虑到老师傅的使用，屏幕不能过小，显示的字体要尽量偏大;
③故障时为提醒设备主人，显示设备也需发出提示音，同时为起到警示作用，提示音的分贝和持续时长均要达到一定要求。
3 案例
针对上海青浦地区冬季用电高峰期，结合工作经验和跳闸情况，自2018年10月10日开始使用至2019年1月底先后在青浦地区的24个低压台区加装所研装置，并根据营销提供的用户负荷信息及配电班组提供的开关容量等信息，对各个信息处理装置设定了警戒阀值和变化欲度。
在近4个月的使用中，该套装置报警共计11次，其中线路过载报警2次。通过后期的故障核查工作，这11次报警均为正确报警，准确性为100%，同时，抢修人员确定故障电缆的时间也由传统的约39min提高到了5s之内。
经过实际运行及抢修人员使用情况，通过本文新研制的装置，可以检测到逼近开关临界值的大电流，从而避免由于超容引起的开关跳闸或开关重复跳闸。同时，抢修人员可立即确定故障电缆，并可根据显示的电流信息大致判断出故障性质和故障相数，从而开展抢修工作，避免了之前繁琐的利用绝缘摇表测绝缘电阻的过程。
4 小结
本文提出了一种新型装置，该套装置可在用电负荷高峰期或者开关跳闸后未发现故障时，装设在分支箱内的电缆上，监测一段时间内电缆的运行情况，根据电缆所反映的电流信息进行负荷超容的预测及电缆故障的识别，进而避免负荷超容引起开关跳闸，即使在跳闸后也能快速识别故障电缆，提高抢修效率。最后试验证明了本装置的推广价值。
参考文献
徐健.电缆故障信号特征提取方法研究[D].西安科技大学硕士论文.2012.
李园园， 沈军， 朱晓彤等. 区域电网电缆一架空线混合线路故障区间判别方法及实现[J].江苏电机工程.2014，33（2）：64-68.
黄弦超，张粒子等.配电网检修计划优化模型[J]. 电力系统自动化.2007，31（1）：33-37.