0 引言

在常规变电站内，电缆多安放于室外电缆沟内，电缆沟内温度或湿度过大时需开启电缆沟通风盖板进行通风。由于大多数变电站电缆沟为活动盖板，使用橡胶条密封，盖板之间密封性较差，特别是在雨雪季节，雨水、雪水从缝隙中渗入电缆沟内，使得电缆沟内湿度较大，若不能及时进行通风，电缆绝缘易被损坏。此外，潮气还会从缝隙中进入端子箱，造成端子受潮、锈蚀，从而埋下事故隐患。而且夏季温度较高，若不及时通风，极易造成安全事故。因此如何及时开启电缆沟盖板进行通风，保持电缆沟内温度、湿度适宜，延长电缆寿命，成为重要的研究课题。目前，对电缆沟盖板的研究成果很多，但针对电缆沟内电缆防潮、防高温的研究还处于初级阶段。例如，有的为便于在电缆沟内开展检修工作，研制了电缆沟盖板掀装小车^[1]，有的对电缆沟通风盖板结构进行改造，从而实现最大通风率^[2-5]，但以上研究均未考虑电缆沟内环境状态对电缆寿命的影响。文献[6]论述了通过光伏发电对电缆沟内温度、湿度检测仪供电，但未完成自动开合盖板的设计。本文首次提出通过在线实时监测电缆沟内温度、相对湿度及室外光照度，实现对电缆沟通风盖板的自动开合控制，从而提高电缆寿命。

1 电缆沟通风盖板智能控制系统原理及结构

对某变电站液压式电缆沟盖板进行改造，将其改装成电动式，设置了手动和遥控开关按钮，在此基础上设计电缆沟通风盖板智能控制系统。该系统包括电压输出型温度传感器、湿度传感器、光照度传感器，可根据变电站内环境情况选择传感器的测量范围。由于季节不同，电缆沟内温度、相对湿度及室外光照度范围均有变化，因此设计系统整定值可根据不同季节进行调整（仅考虑白天电缆沟通风盖板智能开合控制）。该智能控制系统模块由4部分组成：系统输入参数、逻辑控制设计（控制器）、电动机正反转（执行机构）、通风盖板开合（控制对象），其结构如图 1所示。

该系统输入参数为电缆沟内温度、相对湿度和外界光照度；通过输入参数逻辑关系设定控制器输出；由控制器输出控制电动机转动方向，即执行机构；电缆沟通风盖板开合为系统控制对象。电缆沟通风盖板开合控制回路及系统实物图如图 2、图 3所示。在实现电缆沟通风盖板开合控制基础上，设计智能控制器控制该控制回路中的2个切换开关，进而实现电动机正反转，即电缆沟通风盖板的自动开合。

2 智能控制设计

根据变电站内实际情况，选用温度、相对湿度传感器量程：温度0~50 ℃（电压输出0~5 V对应-20~80 ℃）；相对湿度0~100%（电压输出0~5 V对应0~100%）；光照度传感器选用三线制0~5 V电压输出，量程为0~200 000 Lux。各参数与输出电压关系曲线见图 4。假设整定值选定温度为a，相对湿度为b，室外光照度为c₁和c₂（c₂>c₁）。则逻辑关系为：

（1）当温度≥a且光照度≥c₁时，盖板开启；

（2）当相对湿度≥b且光照度≥c₁时，盖板开启；

（3）当光照度≥c₂时，盖板开启；

（4）其他情况盖板闭合。

电缆沟通风盖板智能控制原理如图 5所示。

3 仿真验证

根据变电站环境情况，温度整定值设为36 ℃，对应电压2.8 V；相对湿度整定值设为80%，对应电压4 V；光照度设定2个整定值：60 000 Lux和150 000 Lux，分别对应电压1.5 V和3.75 V。Multisim仿真电路图如图 6所示。其工作原理如下：

（1）当温度＞36 ℃时，电压比较器1输出低电平，继电器K1闭合、K5断开；

（2）当相对湿度＞80%时，电压比较器2输出低电平，继电器K2闭合、K6断开；

（3）当光照度＞60 000 Lux时，电压比较器3输出低电平，继电器K3闭合、K7断开；

（4）当光照度＞150 000 Lux时，电压比较器4输出低电平，继电器K4闭合。

通过逻辑关系进行在线判断，满足第2部分所列逻辑关系时，电动机正转回路导通，LED1灯亮，通风盖板开启；否则，电动机反转回路导通，LED2灯亮，通风盖板闭合。

仿真结果表明，该智能控制系统可实现在线实时采集参数，并进行逻辑判断，通过电动机正反转控制电缆沟通风盖板开合，验证了系统的实用性。

4 结语

本文针对变电站内电缆沟防潮、防高温等问题，利用电压输出型温度、相对湿度、光照度传感器实时采集现场环境数据，根据整定值和逻辑关系设定控制电动机转动方向，进而实现电缆沟通风盖板自动开合，并通过实例模拟仿真验证该控制系统的实用性。该系统的使用，节省了人力，大大缩减了通风盖板开启时间，提高了通风质量，解决了电缆沟内潮气大、温度高等问题，保障了电缆的安全运行。