在線監測與控制系統在三維中置開關柜中的應用

張永　王獻禮　夏麗妮　陳世華

摘 要 三維中置開關柜進線倉溫濕度在線監測與控制系統是以變電站三維實景為載體，融合了中置柜中的在線測溫系統、風扇、GIS設備室的風機逼真、沉浸式展現，大大提高了監控人員監測及控制中置柜溫濕度的便捷性和準確性。

【關鍵詞】三維中置開關 在線監測與控制系統

1 概述

目前，變電站中中置式封閉開關柜越來越多，柜內裝有電流互感器與匯流排接點等設備。用電高峰時，因負荷過高，柜內設備器件及環境溫度都出線升高。同時，當雨霧天氣濕度過高時，由于絕緣水平下降，柜內也會出現溫度升高。這些現象在電力系統雖為常見現象，但由于這些開關柜為封閉式，柜內溫度升高時，運行人員難以發現。中置封閉的開關結構，有利于防塵、防小動物、防觸電、免清掃和操作方便美觀等優點，但另一方面由于封閉造成通風散熱能力下降，開關柜溫度過高和濕度過大造成設備事故的缺點也同時存在。高效準確地對開關柜溫濕度進行監控是個越來越引起重視的課題。

同時，隨著電力科技的快速發展，無人值守變電站的電壓等級和范圍越來越廣，但對運行巡視人員、運行監控人員、檢修操作人員、遠程指揮人員、遠程監護人員等，均缺少對變電站實際場景和電氣設備的場景及工況直觀對應、準確把握。

三維中置開關柜進線倉溫濕度在線監測與控制系統是以變電站三維實景為載體，融合了中置柜中的在線測溫系統、風扇、GIS設備室的風機逼真、沉浸式展現，大大提高了監控人員監測及控制中置柜溫濕度的便捷性和準確性。

2 系統結構圖

三維中置開關柜進線（或出線） 溫、濕度在線監測與控制系統開發是基于變電站高壓開關柜溫、濕度過大不能有效監控的基礎上進行的開發研究，該系統根據各高壓開關柜內溫、濕度傳感器所采集的溫度和濕度數據，以及采集到的電纜頭溫度數據，實現越限報警，短信報警等，并可在溫濕度超過預警條件的情況下自動啟動排風扇，可有效的避免因濕度超標或溫度過高而引起的高壓開柜內凝露及電纜頭發熱事故發生。

同時利用虛擬現實（Virtual Reality）技術，針對變電站3D實景建模，對中置開關柜進線倉實時溫濕度狀態，進行直觀沉浸式展示，構建3D實景中置開關柜進線倉溫濕度信息的實時監測、在線評估、動態預警、歷史曲線等功能的沉浸感強、交互便利的應用系統，如圖1。

3 功能特點

在變電站中置開關柜內部署安裝環境溫濕度傳感器和電纜頭測溫設備，并在對應間隔加裝排風除濕裝置，在開關室房間內部署安裝聲光報警器，當溫濕度超標時啟動報警，溫濕度傳感器、聲光報警器等連接到報警控制器，所有設備通過內部網絡傳輸到后端平臺。觸發報警信息可通過短信網關給相關負責人發送短信。

針對GIS設備室風機需要現場人為啟動的現狀，通過增加設備及軟件開發，實現遠程啟動風機，具體操作為操作人員在辦公室遠程操作風機的開合，當工作人員到達現場時，風機已經工作一段時間，提前將潛在的有害氣體排出室外，達到節省時間，提高工作效率的目的。

3.1 3D沉浸再現變電站場景

系統直觀再現變電站的建筑、主控室、開關室及環境場景，直觀顯示電氣一次部分以及電氣部分的實際連接，直觀顯示開關柜的位置、外觀，直觀顯示安防設備的現場安裝位置，如風機等設備，如圖2、圖3。

3.2 環境監控系統

溫度實時數據及歷史數據、濕度實時數據及歷史數據和風扇實時狀態，在實景場景視圖中，鼠標靠近開關柜，顯示柜內溫濕度實時數據，數據面板逼真展示柜內風扇狀態，靜止或旋轉，如圖4。

3.3 溫度智能告警

配置溫度告警閾值，當柜內溫度超過閾值，平臺會自動告警，并通過短信方式發送給相關人員，同時柜內風扇自動開啟。

3.4 遠程控制GIS設備室風機啟動/關停

點擊GIS設備室控制面板，可遠程控制風機的啟動/關停，場景中逼真地展現風機位置及狀態，如圖5。

4 總結

三維中置開關柜進線倉溫濕度在線監測與控制系統以三維平臺為載體，直觀、沉浸地展示變電站、中置柜及風機等設備在變電站實景中的相關位置及狀態，從而大大提高了監控人員對測溫進行查找、監測及控制的效率和準確度。

作者簡介

張永（1979-），現為國網宣城供電公司檢修公司變電運檢室工程師。

王獻禮（1969-），現為國網宣城供電公司檢修公司變電運檢室工程師。

夏麗妮（1987-），現為國網宣城供電公司檢修公司變電運檢室助理工程師。

陳世華（1989-），現為國網宣城供電公司檢修公司變電運檢室助理工程師。

作者單位

宣城供電公司 安徽省宣城市 242000