环网柜除湿监控系统的设计

环网柜除湿监控系统的设计

张志国

关键词：环网柜；除湿；监控系统

引言

环网柜内壁容易产生凝露的现象，影响内部电气设备的正常运行，因此环网柜内部需要进行除湿处理。为了更好地对环网柜内除湿工作进行有效的监控。环网柜内的温度和湿度往往较高，影响环网柜的使用寿命。此外，环网柜还容易因柜内水汽聚集与柜内外温度差异较大而发生凝露的现象，当凝露严重时，水滴甚至会滴落至环网柜内的电气设备上。凝露的产生会加速金属件的锈蚀与氧化，使导电率下降，导致发热量和功率损耗变大，并且降低电气绝缘性而引发短路故障，给电网的安全运行带来严重的安全隐患。

1环网柜除湿设备特点

(1)只要在能够提供电源的场合，都是可以使用的，使用范围比较广泛。(2)能够快速将控制柜内的湿度降低，将水分直接排放到柜外。(3)运行状态实时显示，全自动运行。(4)纵向设计，方便安装操作。(5)将电源安放在内部，设计具有一体化的特点，具有一定的美观效果。(6)不仅具有除湿效果，同时还具备除尘效果。

2除湿原理

在1950年由美国的布莱恩特发明转轮除湿技术，在除湿过程中，受驱动装置的带动，吸附转盘得到了缓慢的运转，吸附转轮充分的吸附水分子，并且，在吸附一定的量之后，就会饱和，饱和之后就会进入再生区域，然后在高温的作用下，水分就会蒸发掉，因此可以实现循环使用的目的，干燥空气的温度一直在改变与调节，然后会被传送至指定空间，在反复作用下，就能实现温度和湿度的良好控制。除湿转轮由密封系统在除湿段内部分为处理区域和再生区域，除湿转轮为保证整个除湿为一个连续的过程，速度缓慢的以8-10r/h旋转。当处理空气经过转轮的处理区域时，这里面的水蒸气就会被吸附掉，在相变的过程中，水蒸气就会将热力释放出来，转轮在运转的过程中，会不断吸收水分，最后就会达到饱和；这个时候，处理空气就会变成又热又干的空气，其原因是水分水分减少了，而潜热也被释放出来了。并且，在再生区域，另一路空气首先会经历再生加热的过程，加热的温度要达到100~140的区域范围，然后，趁着高温进入被吸湿之后的达到了饱和状态的转轮，在高温的作用下，可以将转轮中的水分蒸发掉，周而复始，转轮又恢复了吸湿的能力。此时，再生空气不再是干燥的空气，而是湿润的空气；最后的步骤是把湿空气排到室外，该操作过程需要利用到生风机。在转轮吸附式除湿机所有的构件中，除湿转轮是其最主要的核心部件，转轮的内部支撑载体是玻璃纤维和耐热的陶瓷材料以及吸湿介质材料的组合。这样，在自身的特殊蜂窝结构作用下，不仅提高转轮的吸湿效率，增加了吸湿能力，也保证了转轮与空气接触的巨大表面积；由于转轮具有气体吹扫清洗的功能，因此，它可以除去转轮表面的灰尘，油污等物质。

3除湿控制器的设计

在除湿控制器的硬件设计上，考虑了多种除湿措施的综合应用，根据不同环网柜的除湿需求，选配多种除湿配置，可以控制风扇、加热器和半导体制冷除湿这3种方式进行强有力的降低湿度作业，杜绝凝露现象的产生。除湿控制器上搭载了丰富的传感器和数据状态采集功能，为准确监控环网柜运行提供数据支持。空气环境的监测可以做到温度、湿度、烟雾和有害气体等多个参数的数据采集。由于环网柜属于小范围内相对密封独立的空间，主要对温度和湿度的变化比较敏感，因此环网柜内的空气环境监测选定温度和湿度这2个参数。温度的采集方法有很多种，有传统的铂电阻配合数模转换器采集数据的方法，也有更先进的基于SAW传感器的无源无线测温技术。为了保证温度采样的一致性及可靠性，除湿控制器上选用了集成温度和湿度传感器的温湿度传感器SHT10，用于获取温度和湿度值来决定是否需要采取除湿措施。除湿控制器上除了配备关键的温湿度采样功能之外，还配备了其他辅助功能用以提高系统的完整性。

4监控服务器的设计

4.1关于MQTT消息代理服务

MQTT的消息代理服务是MQTT通信协议中的核心，负责MQTT消息的接收和转发给订阅者。MQTT消息代理服务接收来自多个除湿控制器发布的消息，并将数据转发给数据应用服务。目前已有很多成熟的MQTT代理服务程序。

4.2数据库

数据库用于存储整个监控系统的数据，采用关系型数据库MySQL作为数据库引擎。整个系统的数据表设计大致可分为人员管理类数据表和监控数据类数据表两大部分，其中监控数据类数据表主要包含3个关键数据表，分别是除湿控制器、监控数据和故障记录数据表。

4.3数据应用服务

数据应用服务模块提供人机交互的数据处理业务，根据监控管理终端所发出的请求从数据库中获取相应的数据，然后经过运算，将最终可用于显示的数据返回至监控管理终端。数据应用服务模块可使用HTTP(s)协议来访问，即需要提供网页浏览服务。

5监控终端的设计

环网柜除湿监控系统的终端要求可以运行在电脑和移动设备上，为了降低开发工作量并且提高系统的可维护性与可升级性，系统采用网页的形式作为终端的展现方法。在使用了网页配合服务器的B/S架构之后，避免了需要同时开发电脑端和移动设备端等多种监控程序的麻烦。随着网页技术的进步，各个浏览器的兼容性也变得更好，在如今网页Html5技术的强力驱动下，页面的展示使用了响应式布局，可以自适应不同分辨率的屏幕，能在不同设备终端上流畅操控整个监控系统。环网柜除湿监控终端的页面结构主要包含系统首页、环网柜、用户和系统四大板块，其中系统首页为登录监控系统后的默认展示页，该页面的功能是显示整个系统的概览数据并提供部分页面的快捷导航；用户板块下又分“登录/注册”、“用户组”和“权限管理”功能，为登录系统的用户划分操作权限，提升系统的安全性；系统板块提供系统日志和系统设置功能，能够更好地满足用户的使用需求。整个监控终端系统除了上述为丰富系统应用而设置的辅助功能外，最主要的是与环网柜相关的页面。环网柜的管理页面可以增加或删除环网柜，并且能编辑环网柜的一些诸如名称、地点等相关的详细信息；历史数据页面使用了图表等可视化元素展示指定某一个环网柜的过往数据，方便工作人员掌握环网柜的运行状况和趋势，能够及时发现问题和预测可能的故障原因；故障页面展示了整个系统的故障个数和详细的故障类型，运维人员可以根据该页面的提示进行检修作业。

结语

总之，以上设计了一套环网柜除湿监控系统。该系统能有效地对环网柜进行除湿作业，降低了环网柜因潮湿问题而引发的供配电故障率，强大的数据监控和跟踪功能可以帮助电力运维人员及时定位和发现问题。系统经过小范围的运行测试，减轻了人工巡检的工作量，大大提高了供配电网的稳定性，具有一定的推广应用价值。

参考文献：

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[2]赵刚.浅析10kV电缆环网柜内出现凝露现象的原因及改进措施[J].通讯世界,2017(2):139-140.

[3]张炜,闫志强,王也,等.基于有限元法的户外环网柜防凝露方法研究[J].高压电器,2017,53(9):101-106,113.