李銘 左睿 于雪峰 胡錦靜 王憲菊

摘要：本文介紹了一種基于環(huán)網(wǎng)柜防凝露的智能除濕裝置，屬于智能除濕領(lǐng)域。該裝置能起到主動除濕的作用，即通過降低環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的空氣水含量，使空氣濕度下降，防止凝露現(xiàn)象的發(fā)生[1]。但同時幾乎不提高溫度，不產(chǎn)生溫差帶來的負(fù)面影響，有效防止柜內(nèi)設(shè)備老化、絕緣強(qiáng)度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕等安全隱患，從根本上杜絕了事故的發(fā)生，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：主動凝露;智能除濕

0引言

隨著城市配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜化程度的提高，環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用日漸廣泛，并成為配電網(wǎng)中的重要組成部分。戶外環(huán)網(wǎng)柜因具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，外形美觀，可與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)配合等優(yōu)點，在電網(wǎng)建設(shè)中所占比越來越大。但在實際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)戶外環(huán)網(wǎng)柜普遍存在凝露現(xiàn)象，造成操作機(jī)構(gòu)銹蝕，絕緣程度下降等，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行及供電安全[2]。針對上述問題，本文提供了一種基于環(huán)網(wǎng)柜防凝露的智能除濕裝置。

1總體設(shè)計方案

設(shè)計一種基于環(huán)網(wǎng)柜防凝露的智能除濕裝置，總體機(jī)外觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)與空氣溫濕度傳感器相連，空氣溫濕度傳感器與裝置內(nèi)單片機(jī)控制板連接，空氣溫濕度傳感器通過單片機(jī)控制板和繼電器連接半導(dǎo)體冷凝片，可以將空氣中的濕氣數(shù)值與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較并判斷啟動風(fēng)扇和冷凝片是否進(jìn)行主動凝露[3]。在高壓柜中一定距離放置該裝置，傳感器接收到信號后將信號傳送給裝置中的控制器，啟動風(fēng)扇和半導(dǎo)體冷凝片，實現(xiàn)對周圍空氣進(jìn)行主動凝露，然后通過冷凝器與導(dǎo)水管相連將冷凝水珠排出。為拓寬除濕裝置的安全性和實用性，本裝置在機(jī)械外殼上安裝了單片機(jī)控制的指示燈，由濕度傳感器提供信號傳輸給單片機(jī)控制板實現(xiàn)指示燈的亮滅，當(dāng)濕度傳感器傳輸信號后，當(dāng)冷凝片正常工作時亮綠燈，當(dāng)數(shù)值過高或者過低亮紅燈，并啟動蜂鳴器發(fā)出警報，避免發(fā)生安全事件。

2硬件部分

由除濕模塊、溫濕度傳感器、單片機(jī)傳感器、電源模塊等四部分組成，以執(zhí)行控制器為主端，對環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的空氣濕度進(jìn)行實時處理。硬件部分原理圖如圖2所示：

其硬件電路圖如圖3所示。

2.1制冷組件控制模塊

制冷組件控制模塊主要包括風(fēng)扇、散熱端、冷凝端。除濕模塊結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，制冷組件控制模塊的作用主要是利用采集到的制冷端溫度傳感器的溫度值、風(fēng)扇電流、制冷片電流以及環(huán)境溫濕度值，進(jìn)行邏輯判斷，從而控制風(fēng)扇和制冷片的啟停。當(dāng)除濕模塊開始啟動時，風(fēng)扇開始吹風(fēng)，使含有大量濕氣的氣體，在半導(dǎo)體冷凝片上凝結(jié)成水滴。

2.2溫濕度傳感器

溫濕度傳感器通過單片機(jī)和繼電器連接半導(dǎo)體冷凝片，可以將空氣中的濕氣數(shù)值與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較同時將傳感器接收到信號傳送給制冷組件模塊，啟動風(fēng)扇和半導(dǎo)體冷凝片，實現(xiàn)對周圍空氣進(jìn)行主動凝露。本裝置選用進(jìn)口數(shù)字式溫濕度傳感器，溫度測量精度可達(dá)±0.5℃，濕度測量精度可達(dá)±3%RH，通過12C總線與MCU對其控制，讀取溫濕度值[4]。

2.3電源模塊

此凝露方式的電源采用AC-DC寬范圍開關(guān)電源模塊供電，可確保裝置在較低環(huán)境溫度下正常工作。當(dāng)環(huán)網(wǎng)柜停電時，智能冷凝裝置會有備用儲蓄電池，冷凝裝置仍會正常工作，避免了中途中斷所帶來的影響，同時不會延遲供電。

3.軟件系統(tǒng)

智能除濕裝置系統(tǒng)整體的程序流程圖如圖5所示：

系統(tǒng)啟動后，LED顯示器上顯示兩行，第一行為初始設(shè)定的溫度值與濕度值，第二行顯示為實時濕度和溫度。濕度上限可以通過按鍵加減改變，檢測到的實時濕度與設(shè)定的濕度上限相比較，如果實時濕度值大于設(shè)定濕度上限，則啟動除濕功能進(jìn)行除濕，同時LED燈亮報警[5]。直到檢測到的濕度低于上限時，除濕模塊停止工作。系統(tǒng)保持檢測狀態(tài)，實時監(jiān)控環(huán)境濕度。

本裝置采用數(shù)據(jù)無線運(yùn)輸功能，實現(xiàn)由集控端后臺主機(jī)通過GSM通信機(jī)將詢問命令通過移動公網(wǎng)發(fā)送至站端GSM通信機(jī)，站端GSM通信機(jī)收到詢問命令后獲取防凝露裝置檢測到的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)以及裝置自身的運(yùn)行狀態(tài)，并統(tǒng)一將這些信息發(fā)回給集控端。

4結(jié)束語

本項目設(shè)計的主動凝露裝置不僅解決了設(shè)備內(nèi)部絕緣材料和設(shè)備金屬部件的腐蝕氧化問題，而且防止了電路設(shè)備發(fā)生意外故障，保護(hù)了電力設(shè)備，使電網(wǎng)得到正常運(yùn)行，減少了經(jīng)濟(jì)損失。還可以減少維修人員的維護(hù)工作的工作量，減少工人員的危險系數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 耿江海，欽雨晨，郭沁，劉若溪，王興越，律方成.不同通風(fēng)條件對環(huán)網(wǎng)柜凝露現(xiàn)象的影響[J].中國電力

[2] 張煒.王也.配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜防凝露措施研究[J].清華大學(xué)深圳研究生院技術(shù)與市場

[3]麥琳.環(huán)網(wǎng)柜防凝露方法探討[J].深圳市供電局有限公司.

[4]羅宣國.夏麗建.電氣設(shè)備的防凝露技術(shù)研究[J].陽光電源股份有限公司

[5]李傳江.高壓開關(guān)柜新型防凝露系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 華電技術(shù)

阜陽市政府-阜陽師范大學(xué)橫向項目（（XDHX201729））

基金項目：阜陽市政府-阜陽師范大學(xué)橫向項目（XDHX201729），2019年度安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（S201910371035）