10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試制與應(yīng)用*

沈根強(qiáng)，吳 健，張芳江

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000；2.湖州電力自動(dòng)化工程有限公司，浙江 湖州 313000）

配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)電能發(fā)、變、輸、供、配中的一部分，電力系統(tǒng)通過配電網(wǎng)絡(luò)直接向用戶供電.10kV開關(guān)站（也稱開閉所）主要是起10kV開閉、配電作用，用來(lái)分配10kV電能.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電網(wǎng)的供電可靠性要求越來(lái)越高，10kV開關(guān)站作為電力輸送與分配的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，近年來(lái)也朝智能化方向發(fā)展，除了電力設(shè)備智能化，開關(guān)站的運(yùn)行環(huán)境，如溫濕度、電纜溝的水位，SF6氣體泄漏，安防等也實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能.并通過風(fēng)機(jī)、水泵等執(zhí)行單元消除影響..

1 10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

1.1 國(guó)內(nèi)外電力在線監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀

電力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由溫度在線監(jiān)測(cè)、避雷器絕緣在線監(jiān)測(cè)、斷路器在線監(jiān)測(cè)、線路在線監(jiān)測(cè)、變壓器在線監(jiān)測(cè)等組成，系統(tǒng)涵蓋了電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配各個(gè)環(huán)節(jié)電氣設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)參量多、功能齊全.

在國(guó)際上，狀態(tài)監(jiān)測(cè)已受到電力部門管理、科研、運(yùn)營(yíng)和工程維護(hù)人員的日益重視并逐漸成為國(guó)際性的前沿研究課題和研究熱點(diǎn).

在國(guó)內(nèi)，在線監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于高壓輸電線路、變電站內(nèi)重要電力設(shè)備（如變壓器、高壓開關(guān)），在10kV智能開關(guān)站配電環(huán)節(jié)，目前還沒有整套完整的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng).

1.2 在線檢測(cè)系統(tǒng)的研究對(duì)象

10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)主要集中檢測(cè)可能影響到開關(guān)站正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，這些因素通常包括：

（1）溫度.現(xiàn)在國(guó)內(nèi)10kV開關(guān)站內(nèi)的中壓開關(guān)柜都配置了智能微機(jī)保護(hù)與控制單元，溫度過高或過低，都會(huì)影響到這些由電子元器件組成的微機(jī)保護(hù)裝置.

（2）濕度.濕度過大，一方面會(huì)影響到開關(guān)站內(nèi)一次設(shè)備的電氣絕緣，加快電氣設(shè)備的老化速度；同時(shí)也影響微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行安全.

（3）SF6氣體泄漏量.大部分開關(guān)站的開關(guān)柜采用SF6作為絕緣介質(zhì)，若開關(guān)柜的SF6泄漏，開關(guān)柜的絕緣性能消失，影響中壓電網(wǎng)的安全.

（4）電纜溝的水位.現(xiàn)在人們都在關(guān)心城市地下管網(wǎng)的排污能力，主要是在遭遇暴雨或臺(tái)風(fēng)襲擊時(shí)，避免和減少損失.有些開閉所建在地下室，電纜溝容易進(jìn)水，可能會(huì)影響到開閉鎖的運(yùn)行安全.

（5）電纜溫度、電纜接頭溫度.在正常運(yùn)行時(shí)，電纜溫度在室溫附近，當(dāng)出現(xiàn)過負(fù)荷或者接地故障時(shí)，電纜會(huì)發(fā)熱，超出正常溫度.

10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)通過不同數(shù)量的溫濕度傳感器，SF6氣體傳感器，液位傳感器，接觸式無(wú)線測(cè)溫傳感器安裝在關(guān)鍵的檢測(cè)部位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù).并通過網(wǎng)絡(luò)送給配網(wǎng)自動(dòng)化主站，進(jìn)行統(tǒng)一的分析和處理.本系統(tǒng)通過管理軟件可設(shè)置預(yù)警參數(shù)，如溫度預(yù)警值，濕度預(yù)警值，SF6氣體泄漏預(yù)警值，電纜溝水位預(yù)警值，電纜溫度預(yù)警值.同時(shí)，系統(tǒng)中有兩個(gè)執(zhí)行單元：風(fēng)機(jī)和水泵.風(fēng)機(jī)的主要作用是通過室內(nèi)與室外的空氣交換，可以給室內(nèi)降溫，降濕的效果；水泵的主要作用是給電纜溝排污.

1.3 開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

圖1 10 kV 智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備組1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備組成和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示）.通常，OLT設(shè)備以上設(shè)備為主站設(shè)備，包括OLT設(shè)備、主站光端機(jī)、主站、海量數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用工作站.ONU設(shè)備為該系統(tǒng)的通訊設(shè)備.

TSM300NET－C智能開閉所在線監(jiān)控系統(tǒng)為該系統(tǒng)的管理設(shè)備，其主要功能包括：

（1）負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)各類傳感器的數(shù)據(jù)接收（包括協(xié)議轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)分析和處理、與主站之間的數(shù)據(jù)通訊（CDT規(guī)約格式）.

（2）負(fù)責(zé)整個(gè)站的智能管理與控制，各傳感器檢測(cè)參數(shù)預(yù)警值的設(shè)置與預(yù)警功能；

（3）實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的自動(dòng)控制，如檢測(cè)到溫濕度超過預(yù)警值后可自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫、排濕，等相關(guān)參數(shù)達(dá)到正常值后自動(dòng)停止風(fēng)機(jī).監(jiān)測(cè)到電纜溝水位超警戒水位之后可自動(dòng)啟動(dòng)水泵進(jìn)行排水；

（4）實(shí)現(xiàn)主站對(duì)執(zhí)行單元的遙控功能.

各類氣體傳感器主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù)，一般的數(shù)量配置按照上圖的典型設(shè)計(jì)即可滿足要求，大的開閉所或開關(guān)站可根據(jù)實(shí)際需要增加.

1.4 開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)管理軟件

如圖2所示為湖州市開關(guān)站已安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主畫面，在該畫面上顯示“天盛開關(guān)站”、“科博開關(guān)站”、“海關(guān)開關(guān)站”，同時(shí)每個(gè)開關(guān)站的右邊有指示燈，該指示燈有三種顏色，分別為綠色、黃色、紅色.每種顏色的含義如下：

綠色：開關(guān)站的各個(gè)監(jiān)測(cè)量顯示正常；

黃色：開關(guān)站內(nèi)至少有一個(gè)監(jiān)測(cè)量偏離正常范圍.需要引起工作人員關(guān)注；

紅色：開關(guān)站內(nèi)至少有一個(gè)監(jiān)測(cè)量處于異常狀態(tài)，需要工作人員緊急處理；

如圖3所示為湖州天盛開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)量的具體值，如溫度值、濕度值、氧氣濃度值以及開關(guān)柜內(nèi)各電纜接頭的溫度.

如圖4所示為湖州天盛開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的報(bào)警信息，該信息包括告警發(fā)生的時(shí)間、告警的類型等內(nèi)容，方便電力技術(shù)人員分析診斷故障.

圖2 湖州市開關(guān)站已安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

圖3 湖州市開關(guān)站已安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

圖4 湖州市開關(guān)站已安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

2 10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用案例

浙江省湖州市在天盛花園小區(qū)10kV開閉所、海關(guān)10kV開關(guān)站、科博10kV開關(guān)站等三個(gè)場(chǎng)所安裝了10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng).三個(gè)開關(guān)站的現(xiàn)場(chǎng)情況見表1.

表1 開關(guān)站在線監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)情況統(tǒng)計(jì)表

在具體的工程改造中，考慮開關(guān)站的實(shí)際情況及供電局安全方面的技術(shù)要求，傳感器器的數(shù)量略有不同.三個(gè)開關(guān)站沒有水泵控制，主要原因是：一方面安裝水泵的成本高，改造項(xiàng)目管道鋪設(shè)的難度大；另一方面原有的建筑物有排污系統(tǒng)，因此只需要安裝水位傳感器檢測(cè)地下室水位即可滿足要求.工程改造完半年多來(lái)，使用情況表明改造效果良好，通過供電局驗(yàn)收并得到專家的好評(píng).

3 結(jié)語(yǔ)

湖州市的天盛花園開關(guān)站、海關(guān)開關(guān)站、科博開關(guān)站在實(shí)施10kV智能開關(guān)站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，在主站通過Higsoon組態(tài)工具軟件制作每個(gè)開關(guān)站的運(yùn)行畫面，在畫面上可實(shí)時(shí)查看開關(guān)站的環(huán)境溫濕度、電纜溫度、SF6氣體泄漏、電纜溝水位等信息.該系統(tǒng)一方面幫助電力運(yùn)行人員延長(zhǎng)電力巡檢間隔時(shí)間，同時(shí)在出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)的歷史信息可以輔助電力技術(shù)人員分析故障原因.因此，該系統(tǒng)在配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)中有極大的推廣價(jià)值.

［1］鄒建明.在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.高電壓技術(shù)，2007，33（8）：203－206.

［2］蔡國(guó)雄.變電站在線監(jiān)測(cè)的新技術(shù)與新概念［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995，19（10）：26－29.

［3］王璐.電器設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修技術(shù)［J］.現(xiàn)代電力，2002，19（5）：40－45.