摘要：提出适用于10kV箱变、环网柜的智能采集终端设计方案，并据此进行产品开发和工程实践。实际运行情况表明，箱变智能采集终端可采集箱变进线温度、电流，出线电流，SF6压力报警，环境温湿度等数据，并上送手机APP和远程数据中心，为设备运维和巡检提供方便。

    0 引言
    随着电网规模扩大和设备增加，运维巡检工作日益繁重。目前的巡检完全依赖于人的主动性，难免有疏漏和错误发生，不利于故障隐患的及时发现。为此，有必要采取自动化手段，提升巡检质量，减少巡检工作量。随着物联网技术与移动技术的发展，智能巡检技术支撑系统已具备技术和应用基础。基于此，本文提出一种适用于10kV箱变、环网柜的智能采集终端，用于获取安装设备的数据，并快速形成巡检记录，从而大幅减少巡检工作强度，提高设备运行安全保障。为了便于描述，本文以箱变设备为例进行说明。

    1 系统结构
    箱变智能采集终端结构如图1所示，由无线数据传感器、无线数据采集器、智能IED设备、通信管理机等组成。

    无线数据传感器包括电力设备无线温度传感器、无线电流传感器。这些传感器采集无线信号，并传送到无线数据采集器。
    智能IED设备包括柜内／外温湿度采集器、开关量采集器等。开关量采集器接入箱变环网柜SF6压力监测装置的压力状态输出节点、门磁、周界、低压出线失电等开关量信号。
    通信管理机为1台嵌人式工控机，安装有数据采集系统；配备远程通信接口，通过GPRS方式与远程数据中心通信，上送采集的数据；还提供WI-FI接入热点，以便附近的智能移动终端与通信管理机通信，获取箱变实时、历史运行数据。

    2 数据传感器和采集器
    2.1无线数据传感器和无线数据采集器
    无线数据传感器和无线采集器安装如图2所示。无线温度传感器内置于箱变高压进线回路的电缆头绝缘塞中，由于每条进线回路一般包括A、B、C三相，因此需要安装3个电缆头。在10kV高压进线回路安装开口CT，在CT二次回路串接无线电流传感器；在低压出线电能计量表箱内CT二次回路上串接无线电流传感器。无线数据采集器部署在智能采集终端壁挂箱内。无线温度传感器、无线电流传感器和无线数据采集器均通过ZigBee无线通信。无线数据采集器和通信管理机通过RS-485通信。无线温度传感器和无线电流传感器都采取无源供电方式，安装简单方便。

    2.2温湿度采集器
    选择2台支持RS-485通信的温湿度采集器，分别用于箱变内温湿度采集和箱变外环境温湿度采集，后者配置有户外温湿度专用探头。温湿度采集器通过Modbus RTU规约与通信管理机通信。
    2.3开关量采集器
    通过1台开关量采集器采集箱变内各种状态量。开关量采集器最多可配置8路开关量输入，也提供RS-485通信接口，通过Modbus RTU规约与通信管理机通信。

    3 通信管理机
    考虑到箱变内安装空间非常小，选择了尺寸非常小的研华ARK-1123L无风扇嵌入式工控机作为智能采集终端。其采用Intel Atom四核J1900处理器，安装有128GSSD宽温固态硬盘和操作系统、SCADA数据采集软件。
    SCADA数据采集软件由前置通信、数据采集和存储、数据处理、监视告警、远程通信、数据访问接口等功能模块组成。其中，前置通信模块实现多通道数据接入，采用Modbus RTU通信规约；数据采集和存储模块实现数据定时采集，并存储到历史数据库中；数据处理模块计算统计数据，如最大值、最大值出现时间等；监视告警模块实现实时工况监视、限值监视、越限告警等功能；远程通信模块实现与远程数据中心通信功能；数据访问接口提供基于TCP/ IP通信协议的实时数据和历史数据访问接口，可以与智能终端APP软件通信。

    4 试点工程实施
    选择一箱变改造工程作为箱变智能采集终端安装试点。在箱变10kV侧进线处安装测温电缆头和无线电流传感器，在低压出线电能计量表箱内安装无线电流传感器，在箱变高压室内安装温湿度采集器。无线数据采集器、开关量采集器、通信管理机等都布置在箱变高压室的壁挂箱内，壁挂箱电源来自箱变低压220V。现场实际运行表明该箱变智能采集终端具有以下优点。
    （1）利用无线数据传感器实现运行参数采集。无线温度传感器和无线电流传感器采用无源供电，无需额外安装电池，只需一次设备带电即可，实现了免维护运行。
    （2）智能采集终端与手机APP通信实现了巡检数据搜集、上传、查询等功能，提升了工作效率。
    （3）实现了SF6压力、低压出线停电等信号采集，为运维和快速故障处理创造了技术条件。

    5 结束语
    基于智能采集终端，巡检人员可利用智能移动设备（手机或平板电脑）获取安装电气设备传感数据，快速形成巡检记录，从而提高工作效率，及时发现问题，预防故障发生，对保障配电设备运行安全可靠具有重要意义。