一、前言
隨著我國電力事業(yè)的迅速發(fā)展和電力自動化系統(tǒng)的突飛猛進，電力設(shè)備的定期檢修工作越來越不適應(yīng)電力生產(chǎn)實際的需要，實行帶電運行時健康態(tài)勢的在線監(jiān)測技術(shù)逐漸引進至了電力系統(tǒng)運維檢修研究領(lǐng)域。
開關(guān)柜、空氣絕緣敞開式開關(guān)設(shè)備（簡稱AIS）、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（簡稱GIS）等開關(guān)設(shè)備在發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過程中進行開合、控制和保護用電設(shè)備，是電力系統(tǒng)中執(zhí)行保護跳閘的執(zhí)行元件，重要性僅次于變壓器和發(fā)電機。正常運行時開關(guān)設(shè)備完成倒換運行操作，把輸變電設(shè)備接入電網(wǎng)或退出運行，起運行控制作用；當輸變電設(shè)備發(fā)生故障時能快速切斷故障線路，保證設(shè)備正常運行，起保護作用。但開關(guān)設(shè)備也是集故障、檢修、參數(shù)監(jiān)測頻次最多的電力設(shè)備，運行過程中存在很高的故障率，易引起事故而造成較大的經(jīng)濟損失，因此對其可靠性提出了非常高的要求。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，變電站維護費用的50%以上是用在開關(guān)設(shè)備上（其中60%是用在開關(guān)設(shè)備小修和例行檢修上，而故障的10%是由不當檢修導(dǎo)致）。開關(guān)設(shè)備大修須解體，且既費時又費錢（達到整套開關(guān)設(shè)備購買成本的30%~50%）；而重新裝配又會預(yù)埋了很多隱患， 因此針對開關(guān)設(shè)備帶電運行時的健康態(tài)勢在線監(jiān)測與評價是極有必要。
二、系統(tǒng)概述
GZSC-01系列開關(guān)柜多參量監(jiān)測與融合評價系統(tǒng)專用于變電站/配電室中開關(guān)柜的斷路器分合閘線圈電流/電壓、溫/濕度（電氣接點溫度、電纜室紅外熱成像、開關(guān)柜內(nèi)外環(huán)境溫/濕度等）、局部放電以及需方的其他參數(shù)（如斷路器分合閘的時間/行程等）監(jiān)測，通過融合分析監(jiān)測的數(shù)據(jù)和相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，診斷出開關(guān)柜當前的工作狀態(tài)，為狀態(tài)檢修提供決策依據(jù)。通過在線監(jiān)測及時掌握開關(guān)柜的工作狀態(tài)、缺陷部位，避免過早或不必要的停電試驗和檢修，減少維護工作量和降低維修費用，有效的提高檢修的針對性，可顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性。
GZSC-01系統(tǒng)針對開關(guān)柜運行隱患的復(fù)雜性，可靈活定制組合式的多參量監(jiān)測方式。在本系統(tǒng)中，由各個多功能電力儀表（電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能等）、開關(guān)柜內(nèi)外環(huán)境溫/濕度在線監(jiān)測單元、電氣接點溫度在線監(jiān)測單元、局部放電在線監(jiān)測單元等組成的多參量采集子系統(tǒng)，對開關(guān)柜實現(xiàn)了多維度的監(jiān)測。報送的各項參量在管理端電腦的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件上開展多維度融合分析后對開關(guān)柜做出健康態(tài)勢的智能研判。
三、系統(tǒng)組成
GZSC-01系統(tǒng)的采集子系統(tǒng)的所有監(jiān)測單元采用無線聯(lián)網(wǎng)的方式連接到服務(wù)器以及PC端，以實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)可收集以及可分析。為了便于更好的監(jiān)測開關(guān)柜的性能態(tài)勢，并且能夠及時發(fā)現(xiàn)以及處理開關(guān)柜故障隱患，本系統(tǒng)具備以下特性：在線監(jiān)控，數(shù)據(jù)可視化（數(shù)據(jù)收集以及分析等），數(shù)據(jù)存儲、查詢和統(tǒng)計，安全報警（可分預(yù)報警以及緊急報警）。GZSC-01系統(tǒng)主要由以下四部分組成：（系統(tǒng)架構(gòu)圖如下頁的圖1所示）
●采集子系統(tǒng)：采集和接收無線無源溫度點、分合閘線圈電流/電壓、局部放電、環(huán)境溫/濕度、多功能電力儀表等信號（可根據(jù)監(jiān)測需求而自由選配）。
●通訊管理機：負責(zé)協(xié)調(diào)各個監(jiān)測單元和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換。
●數(shù)據(jù)服務(wù)器：存儲、管理采集的和處理的數(shù)據(jù)，B/S架構(gòu)。
●管理端電腦：內(nèi)置系統(tǒng)操控、數(shù)據(jù)分析軟件的工控電腦。
3.1采集子系統(tǒng)
所采集的數(shù)據(jù)通過無線連接到通訊管理機，通訊管理機可實現(xiàn)遠距離信息接收及整合，然后傳輸給GZSC-01系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器。其中，開關(guān)柜內(nèi)外環(huán)境溫/濕度在線監(jiān)測單元、電氣接點溫度在線監(jiān)測單元使用RS485通訊模式；局部放電在線監(jiān)測單元使用RS485或RJ45通訊模式。
在電氣接點溫度在線監(jiān)測中，溫度傳感器直接安裝在電氣接點上，以1次/秒的頻率采集電氣接點的溫度數(shù)據(jù)，然后通過無線網(wǎng)關(guān)以無線方式傳送到通訊管理器。
在局部放電在線監(jiān)測中，以1次/小時或者2次/小時的頻率（可根據(jù)監(jiān)測需求調(diào)整）采集局部放電數(shù)據(jù)。
多功能電力儀表能夠完成電量監(jiān)測與計量，可以使監(jiān)控人員了解開關(guān)柜的運行負荷。
分合閘線圈電流/電壓及觸點溫度在線監(jiān)測子系統(tǒng)的主控制器以MPC 為核心，配備網(wǎng)絡(luò)通訊接口，本子系統(tǒng)的每臺主機可采集多達5路分閘電流，5路合閘電流，1路分合閘電壓，30路斷路器電氣接點溫度。
3.1.1斷路器機械特性在線監(jiān)測單元
斷路器承擔(dān)了關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)合、承載和開斷異常回路條件下的電流。為了保障斷路器正常運行，保證在發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路。GZSC-01系統(tǒng)對斷路器分合閘線圈電流/電壓進行監(jiān)測，可設(shè)定這兩個參數(shù)的閾值，如超閾值可對斷路器開展實時的采集數(shù)據(jù)。單個在線監(jiān)測單元可負責(zé)5臺開關(guān)柜的斷路器分合閘線圈電流/電壓信號采集，相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下表1所列：
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 直流電流輸入 | 10路（0～25A/DC，卡鉗式） |
2 | 直流電壓輸入 | 1路（分合閘線圈電壓，范圍：0～300V/DC） |
3 | 供電電壓 | 12V/DC（±20%） |
4 | 通訊模式 | 以太網(wǎng)ModBus 協(xié)議 |
表1：開關(guān)柜斷路器機械特性在線監(jiān)測單元技術(shù)參數(shù)
3.1.2局部放電在線監(jiān)測單元
局部放電通常發(fā)生在高壓設(shè)備的絕緣系統(tǒng)中，還有可能出現(xiàn)在凸起，曲率半徑較小的高壓電極處。局部放電在絕緣系統(tǒng)中是局部范圍內(nèi)的放電，但是長期的局部放電會嚴重損害設(shè)備的絕緣性，導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)的擊穿，嚴重損毀設(shè)備。 因此，通過對局部放電的定時監(jiān)測，可有效地阻止因局部放電引發(fā)的設(shè)備故障。
局部放電時產(chǎn)生的超聲波信號（Acoustic Emission，下文皆用AE簡稱），因其抗電磁干擾性，便于實現(xiàn)局部放電定點的特性，所以AE監(jiān)測也可用于局部放電監(jiān)測。此外，特高頻信號（Ultra High Frequency，下文皆用UHF簡稱）監(jiān)測單元通常也被用于監(jiān)測局部放電。
局部放電時，設(shè)備表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且在設(shè)備外層形成一個暫態(tài)對地電壓信號（Transient Earth Voltage，下文皆用 TEV簡稱）。因此，可通過監(jiān)測TEV的大小對局部放電進行監(jiān)測。
在開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測中，可選擇采用AE、TEV和UHF任意組合的局部放電在線監(jiān)測單元（本文以AE和TEV二合一傳感器、UHF傳感器為例；基于三種監(jiān)測法在優(yōu)劣勢上的互補性，我公司推薦采用三合一傳感器）。相較于AE和TEV，UHF監(jiān)測法一個顯著優(yōu)點就是可以精確的定位故障點，這給之后的檢修和維護提供了非常有效的信息。
基于局部放電信號的傳播路徑和傳感器安裝的便捷性，本系統(tǒng)的局部放電在線監(jiān)測單元的傳感器吸附式安裝于開關(guān)柜柜面的外側(cè)。
3.1.2.1 AE和TEV局部放電在線監(jiān)測技術(shù)
開關(guān)柜局部放電主要有內(nèi)部局部放電（發(fā)生絕緣體內(nèi)部）以及表面局部放電（發(fā)生在絕緣體表面突出部分）。目前常用的監(jiān)測方法是同時采用AE和TEV監(jiān)測，因兩者監(jiān)測方式的優(yōu)劣可以互補從而可以更全面地監(jiān)測局部放電，優(yōu)劣勢比對詳見下表2所示。
序號 | AE監(jiān)測 | TEV監(jiān)測 |
1 | 對絕緣的內(nèi)部放電不敏感 | 對絕緣的內(nèi)部放電比較敏感 |
2 | 適用于套管、電纜終端、絕緣子表面的局部放電監(jiān)測 | 對頻率較低的套管、電纜終端、絕緣子表面的局部放電信號不敏感 |
3 | 易受機械振動干擾 | 易受外界電磁干擾 |
表2：AE和TEV監(jiān)測法的優(yōu)劣勢比對表
3.1.2.2 UHF局部放電在線監(jiān)測技術(shù)
UHF監(jiān)測技術(shù)是通過監(jiān)測電力設(shè)備發(fā)生局部放電時產(chǎn)生的電流脈沖(上升沿為ns級)能在內(nèi)部激勵出頻率高達數(shù)GHz的電磁波。UHF局部放電在線監(jiān)測單元的傳感器可分為內(nèi)置和外置，考慮到環(huán)境電磁干擾（如手機信號），在本系統(tǒng)中UHF監(jiān)測單元采用內(nèi)置式安裝，不僅能有效避免來自外部環(huán)境電磁波帶來的干擾，而且有更高的靈敏度。
●有抗力強：在現(xiàn)場監(jiān)測中，電暈放電是常見的一種干擾。UHF監(jiān)測頻率帶寬通常為300~1500MHz，而電暈放電（如高壓電纜內(nèi)部）的頻率在300MHz以下。
●監(jiān)測靈敏度高：局部放電時電磁波在GIS中傳播衰減很小，便于傳感器監(jiān)測，因此UHF傳感器相較于另外兩種監(jiān)測方式的傳感器，監(jiān)測范圍更大，所需傳感器數(shù)目較少。
●可實現(xiàn)局部放電源的定位：根據(jù)UHF信號傳播衰減很小的特點，可根據(jù)多個安裝在不同方位的傳感器接收信號的時間差來判斷故障點或者局部放電源的位置。
●有效識別絕緣缺陷類別：可根據(jù)接收到的UHF信號的脈沖，數(shù)量，相位分布等頻譜特征來辨別絕緣缺陷類型。
序號 | 項目 | 參數(shù) | |
1 | 供電 | （50 Hz，220 V/AC）或感應(yīng)取電 | |
2 | 采樣頻率 | 1h/次 或 2h/次（可根據(jù)監(jiān)測需求調(diào)整） | |
3 | 通訊模式 | RS485或RJ45無線 | |
4 | AE監(jiān)測 | 頻率帶寬 | 20 kHz ~ 200 kHz |
監(jiān)測范圍 | 0~30 mV | ||
靈敏度 | ≤5 pC | ||
5 | TEV監(jiān)測 | 頻率帶寬 | 3 MHz ~ 150 MHz |
監(jiān)測范圍 | 0~60 dB/mV | ||
靈敏度 | 1 mV | ||
6 | UHF監(jiān)測 | 頻率帶寬 | 300 MHz ~1500 MHz |
靈敏度 | ≤5 pC | ||
表3：局部放電在線監(jiān)測單元技術(shù)參數(shù)表（需方可訂制相關(guān)參數(shù)）
3.1.3開關(guān)柜內(nèi)外環(huán)境溫/濕度在線監(jiān)測單元
高溫/濕環(huán)境會使空氣介質(zhì)的絕緣性下降，導(dǎo)致高壓電極附近更容易發(fā)生局部放電現(xiàn)象。對于固體絕緣材料來說，高溫/濕環(huán)境會使絕緣材料加快老化速度。開關(guān)柜內(nèi)側(cè)的溫度低于空氣露點溫度時（空氣中水蒸氣達到飽和狀態(tài)而液化成露珠所需要溫度），凝露會加劇設(shè)備生銹老化，且有可能引發(fā)漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備故障。引起爬電、閃絡(luò)的事故現(xiàn)場來看，在晝夜溫差較大時易發(fā)生。因此開關(guān)柜長期在高溫/濕環(huán)境運行存在很大絕緣性故障隱患。
當環(huán)境和開關(guān)柜金屬外框的溫度差比較大時，會導(dǎo)致外框內(nèi)側(cè)發(fā)生凝露。由于環(huán)境空氣會從開關(guān)柜下端的電纜室進入開關(guān)柜，并且開關(guān)柜和環(huán)境存在熱交換。因此，開關(guān)柜內(nèi)外環(huán)境的溫/濕度監(jiān)測也至關(guān)重要。
為了防止開關(guān)柜金屬框內(nèi)側(cè)凝露，當環(huán)境溫度過高時，可采用開啟配電室的通風(fēng)系統(tǒng)，以達到配電室降溫并且除濕的目的。由于開關(guān)柜內(nèi)部溫度分布不均、受潮等原因，在內(nèi)部也有可能發(fā)生凝露現(xiàn)象。普遍的方法是開啟斷路器室以及母線室的加熱器用于消除凝露現(xiàn)象或者再增配通風(fēng)系統(tǒng)。鑒于我國部分地區(qū)(如沿海地區(qū))空氣濕度較大，因此可在柜體的通風(fēng)入口處加入智能除濕器。
在本系統(tǒng)配置的溫/濕在線監(jiān)測單元包括柜體外部和內(nèi)部的環(huán)境監(jiān)測。本單元相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表4所示。
序號 | 項目 | 參數(shù) | |
1 | 供電 | 50Hz，220V/AC | |
2 | 通訊模式 | RS485無線 | |
3 | 溫度 | 監(jiān)測范圍 | -55 ℃~+100 ℃ |
4 | 采樣頻率 | 1h/次（可調(diào)） | |
5 | 濕度 | 除濕功率 | ≤40 W |
6 | 監(jiān)測范圍 | 5% RH~99% RH | |
7 | 監(jiān)測精度 | ±3% RH | |
8 | 啟動范圍 | 45% RH~95% RH | |
表4：開關(guān)柜內(nèi)外溫/濕度在線監(jiān)測單元技術(shù)參數(shù)
3.1.4電氣接點溫度在線監(jiān)測單元
針對開關(guān)柜內(nèi)母排搭接點、斷路器觸頭、電纜接頭等電氣接點溫度在線監(jiān)測，防止其在運行過程中因氧化、松動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發(fā)熱而引發(fā)的故障隱患。電氣接點溫度在線監(jiān)測單元能夠有效地提升設(shè)備安全保障，和服務(wù)器連接，能及時、持續(xù)、準確反映設(shè)備運行狀態(tài)，避免安全事故的發(fā)生，降低設(shè)備事故率。
3.1.4.1表帶式無線無源監(jiān)測法
表帶式無線無源監(jiān)測法的溫度傳感器通過表帶式捆綁在電氣接點處，數(shù)據(jù)通過無線方式上傳給無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)收集各個溫度數(shù)據(jù)后上傳至PC機。管理人員通過PC機可看到每處被監(jiān)測的電氣接點實時數(shù)據(jù)，并可對故障隱患進行報警，以便被試品及時得到維護，防止引發(fā)更大故障而造成的損失。本單元相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表5所示。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 供電 | 感應(yīng)取電 |
2 | 監(jiān)測范圍 | -20 ℃~+120 ℃ |
3 | 采樣頻率 | 1 S/次（可調(diào)） |
4 | 通訊模式 | RS485無線 |
表5：電氣接點溫度在線監(jiān)測單元技術(shù)參數(shù)
3.1.4.2紅外可視化監(jiān)測法
每臺開關(guān)柜的電纜室配置1個紅外可視化監(jiān)測單元，采用磁吸式安裝于電纜室內(nèi)壁。本單元內(nèi)置信號調(diào)理、A/D采樣、電源、通訊模塊。本單元相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表6所示。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 分辨率 | 160×120 |
2 | 波長范圍 | 8 μm～14 μm |
3 | 范圍、精度 | -20 ℃～300 ℃、±1 ℃ |
4 | 可視化角度 | 120° |
5 | 電壓、功耗 | DC 5 V±0.1 V、0.5 W（室溫穩(wěn)態(tài)） |
表6：紅外可視化監(jiān)測模塊技術(shù)參數(shù)表
3.1.5多功能電力儀表
使監(jiān)控人員了解開關(guān)柜運行負荷。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表7所示。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 供電 | 50 Hz，220 V/AC |
2 | 監(jiān)測項目 | 電流、有/無功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、有/無功電能。 |
3 | 采樣頻率 | 5 ~ 20 s/次（可調(diào)） |
4 | 通訊模式 | RS485無線 |
表7：多功能電力儀表
3.2通訊管理機
負責(zé)各個監(jiān)測單元和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | WAN接口 | 1個10/100/1000 M以太網(wǎng)口（RJ45插座）， 自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5 kV電磁隔離保護。 |
2 | LAN接口 | 4個10/100/1000 M以太網(wǎng)口（RJ45插座）， 自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5 kV電磁隔離保護。 |
3 | 串口 | 1個RS232串口，5個RS485串口（一個和RS232接口共用），內(nèi)置15 kV ESD保護；串口參數(shù)：數(shù)據(jù)位為5、6、7、8位，停止位為1、1.5(可選)、2位；校驗：無校/偶校/奇校驗、SPACE及MARK校驗(都可選)；串口速率：2400~115200 bits/s。 |
4 | 指示燈 | 具有"PWR", "SYS", "WIFI", "SIM", "Online", "Signal Strength"等指示燈。 |
5 | I/O接口 | 6腳3.5mm接線端子；2個輸入、1個輸出、1個繼電器;輸入高電平： 5~30 VDC；輸入低電平： 0~3 VDC； DO負載電流：< 50mA/30 VDC； 繼電器負載：1 A、250 VAC/30 VDC。 |
6 | 天線接口 | 蜂窩：2個標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐； WIFI：2個標準SMA陽頭天線接口，特性阻抗50歐。 |
7 | SIM/UIM卡接口 | 標準抽屜式用戶卡接口，支持1.8 V/3 V SIM/UIM卡， 內(nèi)置15 kV ESD保護。 |
8 | 電源接口 | 2芯端子電源插座，內(nèi)置電源反相保護。 |
9 | USB接口 | 標準USB3.0接口，支持各種USB存儲。 |
10 | TF卡接口 | 標準彈式TF卡接口，支持各種TF卡。 |
11 | Reset按鈕 | 通過此按鈕可將通信管理機的參數(shù)配置恢復(fù)為出廠值 |
表8：通訊管理機技術(shù)參數(shù)表
3.3 數(shù)據(jù)服務(wù)器
用于存儲、管理采集到的數(shù)據(jù)和運行后臺管理軟件（采用JAVA，C#等技術(shù)開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用MySQL），采用B/S架構(gòu)。管理端電腦只需一個通用的瀏覽器就能訪問數(shù)據(jù)。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | CPU | 志強E3（3.3 GHz，8 M緩存） |
2 | 內(nèi)存 | 8 GB |
3 | 硬盤 | 1 TB |
4 | 操作系統(tǒng) | Windows Server 2012 |
表9：數(shù)據(jù)服務(wù)器技術(shù)參數(shù)表
3.4 管理端電腦
用于訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，查看歷史數(shù)據(jù)等。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | CPU | i5 |
2 | 顯示器 | 17英寸 |
3 | 內(nèi)存 | 8 GB |
4 | 硬盤 | 256 G，固態(tài)。 |
5 | 操作系統(tǒng) | Windows 10 |
6 | 瀏覽器 | IE 8以上或Chrome |
表10：管理端電腦技術(shù)參數(shù)表（需方可自主配置或由我方定制參數(shù)）
四、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
為了全面、及時、精準掌握開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，保障開關(guān)柜能夠正常運行，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對系統(tǒng)中溫/濕度，接點溫度和局部放電等參量在線監(jiān)測并開展多維度數(shù)據(jù)分析以及故障預(yù)警及報警，此大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：
4.1開關(guān)柜狀態(tài)評估的歷史多維數(shù)據(jù)積累。
4.2開關(guān)柜狀態(tài)異常的快速監(jiān)測、快速抽取歷史數(shù)據(jù)（趨勢模擬）。
4.3開關(guān)柜狀態(tài)的多維度和差異化評價（溫度，濕度以及局部放電等）。
4.4開關(guān)柜狀態(tài)變化和故障預(yù)警、提供可靠準確的建議（精準巡檢）。
4.5局部放電故障智能診斷：局部放電源精準定位，放電種類辨別（智能診斷）。
4.6開關(guān)柜健康狀態(tài)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)建立，實現(xiàn)真正的人工智能研判。
4.8數(shù)據(jù)存儲/模擬
一方面歷史數(shù)據(jù)會存儲在PC機中，以備觀察開關(guān)柜地狀態(tài)趨勢，更好地了解開關(guān)柜動態(tài)，另一方面通過前期大量的數(shù)據(jù)采集以及分析，可模擬出一套健康態(tài)勢分析系統(tǒng)，可精準地判斷是否存在局部放電、局部放電類型和局部放電程度等故障態(tài)勢。
4.9平臺監(jiān)控：可通過PC機屏幕了解開關(guān)柜狀態(tài)，如溫/濕度、局部放電等量值。
4.10閾值報警
具備對開關(guān)柜環(huán)境溫/濕度異常、電氣接點溫度和局部放電幅值過高的報警功能。
五、供電模式
5.1 電池供電模式：本系統(tǒng)可采用電池供電模塊供電，可持續(xù)運行1年。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表11所示。
序號 | 項目 | 參數(shù) |
1 | 標稱電壓 | 3.7 V |
2 | 標稱容量 | 35000 mAh x4 |
3 | 持續(xù)電流 | 420 mA |
4 | 脈沖電流 | 500 mA |
5 | 工作溫度范圍 | -60 ℃~85 ℃ |
6 | 尺寸 | 33.1 mm X124.5 mm |
7 | 重量 | 195 g |
表11：電池供電模塊技術(shù)參數(shù)表
5.2 光電纜供電模式
在現(xiàn)場條件允許的情況下，可以通過鋪設(shè)復(fù)合型光電纜的方式一次性解決供電和通信的問題，采用4芯2.5平方與4芯光纖組合而成的復(fù)合型光電纜。GZSC-01系統(tǒng)的通信控制單元通過復(fù)合型光纖將DC12V電源輸送至位于電纜溝道的局部放電采集單元。為了降低線路損耗，GZSC-01系統(tǒng)設(shè)計為分時供電，時分采樣。通過上位機控制設(shè)備上電和斷電時間，可限度的降低系統(tǒng)能耗。
5.3 感應(yīng)取電+電池組合供電模式
局部放電監(jiān)測單元、電氣接點溫度在線監(jiān)測單元均可采用感應(yīng)取電來作為電力來源。
感應(yīng)取電法實現(xiàn)了從高壓母線上獲取低壓電源的目的。感應(yīng)取電法通常作為高壓系統(tǒng)中無法獲取其他供電法的監(jiān)測系統(tǒng)的電力來源。相較于傳統(tǒng)的太陽能供電法、電池供電法等，感應(yīng)取電法具有體積小、成本低等優(yōu)點。
通過電磁感應(yīng)原理，從高壓母線上得到感應(yīng)交流電壓，然后經(jīng)過整流，濾波，穩(wěn)壓后可得到穩(wěn)定所需的直流電壓。前端沖擊保護裝置限制了感應(yīng)線圈輸出的沖擊電壓，防止雷電沖擊電流和瞬時故障大電流時燒毀電源電路，并且使后面的整流電路及DC-DC電路能正常工作。在DC-DC模塊輸入端放置了能量泄放保護裝置，避免DC-DC模塊中多余的能量以熱能的形式發(fā)散出去，當整流之后的電壓過大時，泄放電路接通，電路進入工作狀態(tài)，多余的能量將會通過泄放電路中大功率電阻泄放掉。當電壓過小時，泄放電路不接通，并且不會影響電源輸出。
為了避免設(shè)備因電流過小或CT供電電路斷開時無法正常工作，采用了感應(yīng)取電結(jié)合鋰電池的供電方式。當出現(xiàn)上述情況時，鋰電池將代替感應(yīng)取電供電或者兩者同時供電。也有文獻提出，額外設(shè)計蓄電池充放電電路，但是蓄電池始終處在充放電狀態(tài)中，這對其壽命有損害，難以保證設(shè)備長時間正常工作。
