李小松++陳靜++王真++趙穎博++黃濤

＼摘 要：本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度、濕度、真空度等環(huán)境參數(shù)及隔離斷口、帶電指示、開關(guān)狀態(tài)等進(jìn)行多參量一體化監(jiān)測研究，實現(xiàn)對柜內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)的實時和定時監(jiān)測，并對諸如溫濕度過高、開關(guān)分合不到位等情況引起的故障進(jìn)行及時預(yù)警。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；高壓開關(guān)柜；分布式；多參量一體化；監(jiān)測

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著電力系統(tǒng)智能化的不斷提高，無人值守變電站得到了極大推廣，這對高壓開關(guān)柜的智能化程度及安全運行標(biāo)準(zhǔn)提出了更高要求。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)控方面。本文即基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對高壓開關(guān)柜內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)及設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集和分析，以此為依據(jù)來判斷高壓開關(guān)柜的運行情況，并對運行故障進(jìn)行及時報警，來提高高壓開關(guān)柜的安全水平，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行提供技術(shù)支持。

1.高壓開關(guān)柜多參量一體化監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 現(xiàn)代傳感技術(shù)

傳統(tǒng)的傳感技術(shù)多采用電磁式互感器，這種互感器體積較大，安裝在高壓開關(guān)柜內(nèi)影響整體布局。另外，隨著高壓開關(guān)柜智能化水平不斷提升，安裝的繼電保護(hù)裝置不僅可以反映電流的大小，而且對相關(guān)相位、波形等數(shù)據(jù)也有所體現(xiàn)，這就要求一種功能更為全面的互感器來代替功能單一的電磁式互感器來滿足需求。

隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展，一種基于光纖技術(shù)的光電互（傳）感器具有功能全面，抗電磁干擾能力強(qiáng)、接口規(guī)范，體積小、重量輕、便于安裝等優(yōu)點，對采集高壓開關(guān)柜運行環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)揮了重要作用。

1.2 微機(jī)處理技術(shù)

微機(jī)處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，起到對數(shù)據(jù)的處理、分析和決策的作用。它可以內(nèi)嵌于高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，直接監(jiān)測一次設(shè)備的運行狀態(tài)，也可以安裝于變電站主站系統(tǒng)之中，集中體現(xiàn)設(shè)備的綜合運行狀態(tài)。該技術(shù)同現(xiàn)代傳感技術(shù)配合使用，通過對傳感設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，實時對高壓開關(guān)柜的運行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

1.3 測溫技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對高壓開關(guān)柜進(jìn)行多參量一體化監(jiān)測的研究中，采用技術(shù)手段對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測是重要的研究內(nèi)容之一。根據(jù)高壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備接頭溫度的不同，采用紅外測溫技術(shù)和無線測溫技術(shù)相配合的監(jiān)測方法。紅外測溫技術(shù)用于監(jiān)測高壓開關(guān)柜內(nèi)電流互感器線樁頭、隔離開關(guān)、母排搭接處的溫度變化，無線測溫技術(shù)用于監(jiān)測無法使用紅外測溫技術(shù)的部位，主要有母排和母排隔離室的溫度。

1.4 無線組網(wǎng)技術(shù)

對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度、濕度、真空度等環(huán)境參數(shù)及隔離斷口、帶電指示、開關(guān)狀態(tài)等進(jìn)行多參量一體化監(jiān)測，需要采用技術(shù)手段將多個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或者中轉(zhuǎn)。無線組網(wǎng)技術(shù)的ZigBee節(jié)點，不僅本身可以作為監(jiān)控對象，還可以中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這個本文監(jiān)測目標(biāo)的實現(xiàn)必不可少。

2.高壓開關(guān)柜多參量一體化監(jiān)測設(shè)計

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對高壓開關(guān)柜內(nèi)的溫度、濕度、真空度等環(huán)境參數(shù)及隔離斷口、帶電指示等運行狀態(tài)進(jìn)行多參量一體化監(jiān)測研究，實現(xiàn)對柜內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)的實時和定時監(jiān)測，并對諸如溫濕度過高、開關(guān)分合不到位等情況引起的故障進(jìn)行及時預(yù)警。

該系統(tǒng)裝置由一套主機(jī)系統(tǒng)，若干傳感器（紅外測溫、無線測溫、視頻監(jiān)測、真空檢測）模塊，聯(lián)動加熱除濕裝置，集成帶電顯示、一次回路模擬及開關(guān)狀態(tài)顯示等模塊組成。各個模塊介紹如下：

2.1 主機(jī)系統(tǒng)

主機(jī)系統(tǒng)主要存儲編制對高壓開關(guān)柜的相關(guān)控制程序。利用輸入端口接受高壓開關(guān)柜的溫度、濕度、真空度及隔離斷口、帶電指示等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，在輸出端口輸出相關(guān)狀態(tài)的調(diào)節(jié)和預(yù)警指令，并繪制相關(guān)狀態(tài)曲線，顯示高壓開關(guān)柜的運行狀態(tài)。

2.2 傳感器模塊

（1）紅外測溫模塊

該模塊主要用于測量電流互感器線樁頭、隔離開關(guān)、母排搭接處的溫度變化。該模塊與高壓開關(guān)柜自動控制器相連接，通過控制器設(shè)置溫度限值，當(dāng)電流互感器線樁頭、隔離開關(guān)、母排搭接處的溫度超過限值時，主站系統(tǒng)會啟動聲光報警程序，進(jìn)行聲光報警，并記錄報警數(shù)據(jù)。

（2）無線測溫模塊

無線測溫窗口一般裝設(shè)于10kV～35kV分布式高壓開關(guān)柜內(nèi)，對于無法通過紅外測溫窗口測溫的部位，考慮加裝無線測溫探頭模塊，該模塊由測溫探頭、發(fā)射模塊、接收模塊和監(jiān)控后臺組成，主要監(jiān)測母排和母排隔離室的溫度。其中接收模塊與開關(guān)柜的控制器相連，通過控制器設(shè)定母排及母排隔離室的溫度限值，當(dāng)被測溫度超過限值時，起到監(jiān)控后臺功能的主站系統(tǒng)會啟動報警程序。

（3）視頻監(jiān)測模塊

隔離端口的視頻監(jiān)測是將微型高分辨率攝像頭安裝在隔離開關(guān)內(nèi)部，當(dāng)隔離開關(guān)斷開時，常開觸點便分離斷開。為防止觸點斷開不良或斷口過小影響開關(guān)動作，進(jìn)而對電網(wǎng)系統(tǒng)造成影響和危害，在隔離開關(guān)內(nèi)部安裝攝像頭，可實時拍攝顯示常開觸點觸頭斷開間距，并將畫面?zhèn)鬏斨溜@示面板，觀察和維修斷口非常方便，因不必進(jìn)行現(xiàn)場逐個排查，降低了勞動強(qiáng)度，且有效保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（4）真空電場監(jiān)測

采用電磁法檢測，主要是在斷路器斷開的兩觸頭間施加磁場，再加以脈沖電壓，通過觀察電流大小估算出滅弧室的壓力，從而判斷滅弧室的真空度。

2.3 聯(lián)動加熱除濕裝置

聯(lián)動加熱除濕裝置，主要是為了控制高壓開關(guān)柜內(nèi)的濕度。該裝置與溫濕度監(jiān)控器配套使用，部署在開關(guān)柜的殼體上。當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)的濕度達(dá)到甚至超過一定的限值，該加熱除濕裝置啟動工作，在熱電制冷的基礎(chǔ)上，將空氣中的水分子冷卻到露點溫度以下達(dá)到除濕的目的。

2.4 集成帶電顯示

主要安裝在開關(guān)柜的前面板上，具有感應(yīng)人體照明的功能，主要顯示柜內(nèi)電流、電壓、溫度、濕度、真空度等數(shù)值，既節(jié)約空間，又方便觀察。

2.5 一次回路模擬及開關(guān)狀態(tài)顯示

一次回路模擬主要通過組態(tài)方式模擬動態(tài)顯示開關(guān)柜內(nèi)的一次回路接線圖。開關(guān)狀態(tài)顯示是指當(dāng)開關(guān)動作時，監(jiān)控單元界面的開關(guān)狀態(tài)將發(fā)生相應(yīng)變化，同時線路顏色會根據(jù)邏輯狀態(tài)相應(yīng)變化。

結(jié)語

本項目的成功應(yīng)用，可以輔助監(jiān)控員全面掌控高壓開關(guān)柜的環(huán)境狀況、設(shè)備運行等各類情況，加強(qiáng)對站內(nèi)惡劣天氣、火災(zāi)、設(shè)備爆炸、設(shè)備表面故障等嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)的情況進(jìn)行監(jiān)視，并對現(xiàn)場異常狀況進(jìn)行至關(guān)重要的瞬間刺激型準(zhǔn)確檢測，從而對事件做出迅速而明智的決定和實時響應(yīng)，以切實提高無人變電站實時監(jiān)控水平和安全水平。

參考文獻(xiàn)

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