变电站电缆沟光控(雨水)智能晾晒系统

  完成单位：内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司变电管理一处

  主要完成人：王鹏、白天平、文子建、李君、周昕、董江泳、段睿、闫晓琴、陈兆丰、席贺

一、研发背景

电缆沟是变电站敷设电缆的地下专用通道，是变电站中不可或缺的基础设施。它主要用来放置电缆和保护电缆。电缆是变电站的神经网络，起传输能量和信号的作用。

根据《国家电网公司变电运维管理规定》中要求：“雨雪天气后，电缆夹层、电缆沟无进水、积水情况。若存在应及时排水，并对排水设施进行检查、疏通，潮气过大时应做好通风。”若电缆沟不能及时通风晾晒，电缆在潮湿环境中容易受腐蚀，进而发生电缆接地事故，还会对电缆沟内的接地扁铁、屏蔽铜线或扁铜造成腐蚀，对变电站内保护装置的性能带来一定影响。因此，电缆沟通风晾晒工作是一项重要运维工作。

变电站电缆沟光控(雨水)智能晾晒系统，包括现场动作机构，现场动作机构设置在电缆沟晾晒口上，底座设置在电缆沟晾晒口上，盖板通过驱动组件覆盖在底座顶部开口上，驱动组件能够驱动打开盖板；太阳能座和太阳能板设置在盖板上。温湿度传感器，温湿度传感器设置在电缆沟内且位于现场动作机构附近。现场外设电控箱，现场外设电控箱露天设置在现场动作机构的一旁，包括主控制箱和雨水传感器，主控制箱内设置有控制器，控制器连接内设电控箱，控制器采集温湿度传感器和雨水传感器信号并控制驱动组件运行。本发明变电站电缆沟智能晾晒系统及其工作方法，能够自动根据实际情况开启和关闭电缆沟晾晒口，降低了劳动强度和人工运维成本。

本变电站电缆沟智能晾晒系统能够有效弥补因电缆沟内部通风不及时带来的缺点，节约人力成本，强化了变电站设备自动化管理能力，缩短养护周期，提升工作效率，可全方位满足其他同类型狭窄空间的通风除湿。

二、发明团队介绍

该项目团队成员主要由内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司变电管理一处人员组成，均为本科及以上学习，高级职称人员4人，中级职称人员6人，具体如下。

三、成果(专利)简介

实用新型专利于2022年01月25日进行了授权（授权公告号：CN215638365U）、一项发明专利已经通过专利受理公示。

1.主要创新点

《变电站电缆沟光控（雨水）智能晾晒系统》实现电缆沟盖板自动开启、关闭，并具有远程监控、智能处理、报警及感应自控功能，对电缆沟盖板开合状态进行全过程管控。同时在雨后能快速打开盖板对电缆沟进行通风晾晒，有效弥补因电缆沟内部通风不及时带来的安全隐患，强化了变电站设备自动化管理能力，缩短养护周期。

电缆沟光控智能晾晒系统主要创新点如下：

（1）采用远端传输控制技术

电缆沟通风晾晒系统运用远程通信网络并通过远程集中管理控制为变电运维管理提供智能化服务。窄带物联网作为新一代低功耗广域网通信技术具有广覆盖、大连接、低成本的优势，将其应用于电缆沟盖板远程通信中，有助于推动电缆运维绿色化、管理精细化以及公共服务便捷化。为满足电缆沟晾晒系统监控区域图像传输的应用需求，针对电缆沟晾晒系统中本地微功率无线通信和远程窄带物联网无线通信的异构网接入，研究设计一种适合电缆沟晾晒系统的通信网关，实现异构网之间通信协议转换，盖板终端与服务器之间数据的转发。实现运行人员对所有接入的运维站盖板进行远程控制并实时了解盖板开关状态。

（2）光伏新能源发电

电缆沟通风晾晒系统采用光伏充电系统供给源源不断的电能。其基本构成包括由太阳能电池并联组成的光伏板、蓄电池、逆变器等，光伏板将接收到的太阳辐射光能转化为直流电，经由逆变器为直流负荷与交流负荷供电，剩余电能可存储至蓄电池中。同时与站内检修电源相连，光伏发电不足以支撑用电负荷时，由检修电源对用电不足负荷加以补充供给。电缆沟通风晾晒系统的分布式并网发电系统充分利用变电站的空间分布特性，以良好的利用效能以及相对低廉的发电系统投运成本为变电运检领域提供了经济、灵活、可靠、清洁的电能供给模式。

（3）大数据智能技术应用

人工智能技术在电力领域逐步推广，该项目以人工智能技术为手段，通过感知、归纳、分析变电站沟内湿度以及温度的数据，揭示电缆运维管理规律、评估密闭空间晾晒效果、形成高效、低碳循环的方案。控制器集成光敏元件、雨感、温湿度传感器，在光照充足的条件下光敏元件发出信号传动推杆器将沟盖板打开，当光照不足或雨水传感器发出指令时自动关闭，实现智能开启关闭。

2.主要内容

本项目是一种变电站电缆沟智能晾晒系统，通过在电缆沟晾晒口上设置能够电动开启的现场动作机构，由控制器采集温湿度传感器和雨水传感器信号并控制驱动组件运行，打开或者闭合盖板，自动晾晒，节省人力。通过太阳能座和太阳能板的设置，能够给所述驱动组件供电，避免重新敷设电源线，低了施工成本，而且灵活适应性好。

此外，通过升降架采用剪叉式升降支架，结构稳定，动作可靠便于实现，故障率低。通过电动推杆进行驱动升降架，便于实现和控制。通过太阳能板的底端两侧铰接在太阳能座侧壁上，太阳能板能够在第二电动推杆的推动下改变向阳的倾角，最大限度的吸收太阳能，提高转化效率。通过第一接近开关和第二接近开关的设置，便于获取盖板和太阳能板关闭信号，便于控制动作完成准确可靠。通过排风扇的设置进行主动排风，加快电缆沟内潮湿空气的流动，提高晾晒效率，缩短维护时间。通过在太阳能座的侧壁外侧加装提示夜间警示灯且光源为黄色，工作原理为通过光强传感器进行控制，当自然光照不足时启动，黑暗中感应到人体移动自动亮灯。防止夜间运行人员巡视设备时无意识的踩踏到太阳能板，导致产品损坏，LED灯源用电量小，节能效果好。通过在主控制箱外设置封闭的外护箱，对主控制箱进行风雨防护，避免出现进水损坏情况。通过报警灯的设置，便于在设备运行故障发生时，及时发出声光报警，提醒维护人员进行检修。通过温湿度监控仪的设置，便于现场巡视人员直观观察所述电缆沟内空气的温度和湿度，操控主控制箱的手动面板进行手动操作。通过手机终端小程序进行远程监控和控制，节省人力，不用到达现场，规避了雨雪恶劣天气时交通隐患；同时，能够实时存储监控数据，便于事故原因分析。

四、成果（专利）转化情况介绍

为提高运行人员工作效率，降低工作安全风险，呼和浩特供电公司变电管理一处自2021年初便开始研究、实施制定相应的工作计划，其中变电站电缆沟光控（雨水）智能晾晒系统成为本年度重点工作之一。同年内蒙古电力（集团）有限责任公司2021年创新工作室创新项目：内电工[2021]11号批复项目资金。

于2021年10月改造完成，在220kV东郊变电站内建成并验收通过。通过太阳能座和太阳能板的设置，能够给所述驱动组件供电，避免重新敷设电源线，降低了施工成本，而且灵活适应性好，该智能电缆沟盖板具备电动升降功能并配合雨滴传感器实现自动开启关闭，内部安装了驱潮通风装置，同时实现了就地遥控与手机APP远程控制功能，通过无线接收或遥控发送的指令可开启或者关闭盖板。并能够利用智能化系统实现24小时实时监控。

五、经济效益与社会效益介绍

1.在经济效益方面：以东郊变电站为例，一年可节约人工费、运维车辆油费、电费等达2.5万余元，全呼供推广可节约500万余元；另外在提升电缆运行寿命，降低维护、检修、更换电缆成本以及减少碳排放量，等渠道的间接效益约为100万元左右。

2.在社会效益方面：投运一年来，未发生因电缆问题引起的线路停电事故；在公司范围内营造了良好的创新氛围，增强职工创新能力、激发创新活力，促进传统运维与创新链条深度融合，提升公司成果转化应用能力，驱动运行管理水平高质量发展；同时也为加快绿色低碳应用，做出积极贡献。