智能配电线路绝缘检测仪

摘 要：阐述了IT系统的定义、组成及特点，IT系统在医疗场所应用时的注意事项。介绍了IT系统绝缘监测功能的扩展：IT系统过负荷检测，IT系统隔离变压器温度检测，IT系统接地故障定位检测，以及绝缘监测、各类检测的中央监控系统。关键词：IT系统　绝缘监测　过负荷检测　隔离变压器温度检测　故障定位Abstract :The definition, composition and characteristics of IT system, the attention points of IT system using in medical sites are expounded. The expansions of the insulation monitoring functions of the IT system are introduced, including overload detection of IT system, temperature detection of the isolation transformer of IT system, the grounding fault location detection of IT system, as well as the insulation monitoring and the central monitoring system for all kinds of testing.Key words :IT system Insulation monitoring Overload detection Temperature detection of the isolation transformer Fault location1　 引言　　随着国民经济的快速发展和人们生活水平的逐年提高，人们对电的需求量陡然增长。与此同时，由于停电、漏电，以及线路绝缘故障引发的触电、电气火灾事故也随之剧增对人们的生命财产安全构成了严重威胁。为了加强系统供电的安全性和可靠性，《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008) 12.8.6条规定：在2类医疗场所内，用于维持生命、外科手术和其他位于“患者区域” 内的医用电气设备和系统的供电回路，均应采用医疗IT系统。IT系统具有泄漏电流小，可带故障运行等优点，因此在医疗场所、地下矿井、化工企业、船舶、电信、冶金、石油化工及交通工程等领域，IT系统得到了广泛的应用。2　 IT系统及其特点2. 1 IT系统的定义及组成　　IT系统的电源端不接地或经高阻抗接地，其电气装置的外露导电部分，被单独地或集中地通过保护线（PE）接至接地极。在实际应用中，IT系统一般与TN或TT系统通过隔离变压器进行隔离。　　在正常情况下，系统中仅存在线路对地电容的微小泄漏电流。图1所示为IT系统发生第一次接地故障示意图，当系统发生第一次单相接地故障时，故障电流为两非故障相对地电容电流的相量和Id ，由于这个电流值甚小，不会造成人身电击或者其它事故，也不会切断电源，保证了系统供电的连续性。但是如果不及时排除故障，当第二次另一相发生接地故障时，相当于形成相间短路，使过电流保护装置动作，引起供电的中断，这对于重要的供电场所来说，是不允许的。Fig. 1 IT system grounding fault diagram　　为了防止上述短路故障的发生， T系统应设置绝缘监测器。这样当系统发生第一次接地故障时，绝缘监测器就能及时检测出该接地故障，并通过报警装置发出报警信号（通常是声光报警信号），提醒工作人员赶在第二次发生异相接地故障前及时排除故障，消除隐患，从而有效地保证系统供电的连续性。　　可以在系统中安装专门的故障检测仪，当绝缘监测检测到绝缘故障时，给故障检测仪一个启动信号，故障检测仪开始逐路检测，也可以利用手执式故障定位设备对可能出现故障的回路进行逐点排查，最终找到故障点并显示故障点的位置，这样就极大地方便了工作人员进行故障排除。　　为了保证系统供电的连续性，国家《建筑物电气装置 第7-710部分：特殊装置或场所的要求—医疗场所》GB16895.24-2005 / IEC60364-7-710:2002 710.53.1条规定：“……医用IT系统的变压器进出线回路不允许设置过负荷保护……”，以防止系统过负荷时保护开关切断电源。这就要求系统中的绝缘监测器必须同时还具有负荷检测和过负荷报警功能。在一些重要的场所，由于隔离变压器持续不断地工作，可能温度过高而导致隔离变压器工作异常。因此绝缘监测器还需要实时检测变压器的温度，当其温度过高时，应有相应的超温报警信号，以提醒相关人员及时处理。　　由上面的分析可知，一个典型的单相IT系统，其组成设备主要包括：隔离变压器、绝缘监测器、电流互感器，以及外接报警与显示仪，见图2。　　系统中，绝缘监测仪具有系统绝缘检测、系统过负荷检测和变压器温度检测功能，以及相应故障的报警与显示功能，一般安装在现场的终端配电柜中。外接报警与显示仪则用于集中显示相应的检测值，并具有超限报警功能，一般安装在位置明显的地方，方便人员查看，如手术室IT系统的外接报警与显示仪通常安装在医院手术室的情报面板上。2. 2 IT系统的特点　　a. 由于系统电源端带电导体不接地，即使系统发生单相接地故障也只能通过系统对地电容构成回路，故障回路阻抗极大，故障电流极小，发生电击的危险很小，所以不必及时切断电源来防电击，从而维持供电的不间断，只有在发生第二此接地故障时才要求切断电源 。同时，安装在系统中的绝缘监测器能及时地检测并给出系统绝缘故障报警信号，提醒工作人员及时排除故障。因此IT系统是一个连续、可靠的供电系统。　　b. IT系统中的绝缘监测器，一方面实时监测系统的绝缘状态，另一方面还检测系统的过负荷和变压器的温升状态，一旦出现异常立即报警。因此IT系统能够减少因系统发热、漏电等原因引起的电气火灾事故，大大提高了系统的防火安全性。　　c. 在IT系统中，提高回路的绝缘阻抗、降低回路对地电容，是提高系统安全性与可靠性的关键。因此在系统设计时要尽量缩短系统配电线路的长度，减小系统容量，减少系统分支回路数，并做好线路的绝缘防护措施。这也就限制了IT系统仅能用在重要的局部的供电场所，如化工、制药企业的一些程序控制生产线，医疗场所的手术室、重症监护室等场所。3　 IT系统在医疗场所的应用　　医疗IT系统是IT系统应用的一个典型实例。医院因其职能的特殊性，对其配电方式有特殊的要求。如外科手术室、重症监护室等，都需要采用IT系统，以提供一个安全、可靠、连续的配电系统。3.1 医疗IT系统的应用　　根据国标《建筑物电气装置 第7 - 710部分：特殊装置或场所的要求 医疗场所》（GB 16895.24–2005 / IEC 60364–7– 710：2002），将医疗场所划分为0类场所、1类场所和2类场所。由于0类和1类场所不使用与病人直接接触的医疗器械，或者所使用的设备断电后不会对病人造成危害，因此可以使用TN-S系统，但须配有剩余电流动作保护器，在发生接地故障时，能及时断开故障回路。并可同时配置剩余电流监测设备，实时监测系统各回路的泄漏电流值，在保护设备动作前发出报警信号，避免造成回路断电，引起严重后果。对于2类医疗场所，医疗设备的断电或接地故障将会危及病人生命安全。根据相关的标准和规范，这类场所必须使用医疗IT系统，来保证系统供电的连续性和安全性。　　采用IT系统的2类医疗场所包括有手术室、急诊抢救室、各类重症监护室（ICU）、心脏导管及造影室等。每个房间应配有独立的隔离电源系统。对于多个这类场所，可以采用如图3所示的配电方案。　　图中各个手术室和重症监护室分别采用独立的IT供电系统，所有的IT系统由手术部与ICU总配电柜通过TN-S系统配电。各IT系统的绝缘监测器及总配电柜内的剩余电流监测设备又通过基于Modbus协议的RS485总线将各个监测信号反馈到手术部的中央监控室内，并由中央控制室的上位机通过中央控制系统软件进行集中监控。各个IT系统与TN-S系统的运行状态，都可以显示在中央监控室的上位机上，方便工作人员对系统进行集中监控与管理。　　各类手术室和重症监护室根据各系统容量分别配置单独的IT系统，主要的医疗仪器、无影灯、多功能吊塔等用电设备须从IT系统中取电。照明灯、观片灯和电动门等可以不从IT系统取电。 图4为采用医疗隔离电源系统的手术室或ICU配电系统图。绝缘监测仪时刻监测IT系统的绝缘状态，并在系统出现故障时给出报警信号，外接的报警与显示仪通过RS485接口与绝缘监测仪进行实时的数字通信，显示绝缘监测仪的检测结果，并在报警时发出声光报警信号。除了绝缘监测设备外，系统还配置了绝缘故障测试仪和绝缘故障评估仪。绝缘故障测试仪能够在线查找故障发生的回路，它和绝缘监测仪一起工作，当绝缘监测仪探测到系统绝缘故障后，绝缘故障测试仪立即开始故障定位，由绝缘故障评估仪周期性地送出一个特殊的测试电流，测试电流流经故障部位，由电流互感器探测，并由电子评估仪对故障回路进行评估，评估的结果送报警与显示仪中显示。　　医疗IT系统同时还配置了绝缘故障定位设备，在发现系统绝缘故障的同时，能及时定位出现故障的回路，这极大地方便了工作人员了

输电线路工程专业是培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的，德、智、体等方面全面发展，具有输电线路的基础知识与实际应用能力，能从事输电线路设计、施工、管理等实际工作，并具有一定科学研究能力的高级工程技术人才。　　　　近日，重庆大学教授蒋兴良及博士研究生夏云峰开发设计了一种集成于巡线机器人上的、用于检测输电导线钢芯断股的可拆卸式传感器。该设备可在各种规格型号的钢芯铝纹线和架空地线断股检测中发挥作用，为输电网建设保驾护航。　　　　随着智能技术的发展，利用巡线机器人对输电线路进行检修成为国内外相关领域的研究热点。现有输电线主要是钢芯铝绞线，由于钢芯包裹在数层铝绞线内，一般的检测很难发现钢芯是否受损。为此，研究人员研制出一种利用永磁体对钢芯进行周向均匀磁化，并用周向霍尔元件阵列检测钢芯断股信号的漏磁传感器，通过建立传感器磁路参数的优化设计模型，将遗传算法应用于巡线机器人携带的导线钢芯断股漏磁检测。该研究成果提出的输电线路钢芯断股检测传感器型式及其参数优化模型还可应用于各种规格型号的钢芯铝绞线和架空地线断股检测漏磁传感器的优化设计。　　　　纵观近年来的输电建设工程，每项工程都有各自特点，设计中脱离工程实际，一味生搬硬套是无法保证设计质量与满足电网发展需要的。只有结合实际，因地制宜，通过优化方案，科技攻关，不断探索与创新，才能满足建设坚强电网的要求，才能开创工程设计“技术先进、安全合理”的全新局面。

输电线路是电网系统的重要组成部分之一，是城市的供电脉络。输电线路在我国的分布广泛，距离长，一般一条输电线要满足一个市居民的正常用电。作为电网故障的诱因，一旦输电线路出现问题，将会影响到整个电网系统的运行。输电线路运行的线路巡视是解决运行过程中存在问题的主要办法，传统的线路巡视方式会消耗大量的人力物力，效率低，因此，在输电线路运行管理中，应明确存在的问题，并有针对性采取措施做好线路巡视工作，最终保证输电线路的安全、稳定运行。1、流程完整、分工明确：巡检定位：巡查使带有GPS定位功能，巡检人员根据巡检路线进行巡检（使用二维码、NFC、蓝牙），对于巡检人员的位置能进行准确、实时的定位，方便巡检人员了解进度；隐患上报：巡检人员若在巡检过程发现任何隐患都可在巡查使app端上或PDA手持机上随时上报，填写紧急程度，便于管理人员分级处理隐患，提升巡检效率，保障巡检安全；巡检计划：管理后台的人员可以给巡检点自由配置巡检计划，按天、按周、按月、或者跨天、跨周、跨月的，定时通知到巡检人员，便于管理巡检人员；统计报表：巡查使APP端能数据汇总，管理人员可以通过统计查询了解巡检完成情况，便于管理人员了解设备状态等。2、AI智能：AI智能视觉算法：在企业转型与智能技术革新的交汇点上，“巡查使”智能巡查安全管理系统结合传统巡检监控硬件与AI智慧智能视觉算法，AI视觉算法赋能摄像头，让摄像头从看得见演变为看得懂。通过对人员、设备、车辆等图像数据的全面感知、智能分析，推进企业管理模式的数字化重构，更好地实现提质增效，消除相关安全隐患，真正迈向了高质量发展的新阶段。3、PDA手持机特殊的天气情况，如雨雪、雷电、冰雹等恶劣天气，还有火灾、地震等自然灾害会对输电线路造成严重的破化。PDA手持机具有防摔、防爆、防水、防火、防尘等特性，PDA手持机可以很好的应用于以上特殊情况中，输电线路巡视人员利用PDA手持机及时对输电线路进行巡视检查，可有效保障输电巡检工作的正常运行。众寻“巡查使”智能巡查安全管理系统致力于实现对物联世界的数字化、智能化、可视化的创新闭环管理。创造性地集成了全球定位系统、AI智能、传感技术与数据可视化的最新研发成果，基于“移动信息平台”概念变革传统巡检工作方式，积极探索出巡检管理的新思路、新模式，确保企业生产长期高效稳定运行，保障企业用工安全。