淺談智能監控裝置在開關柜中的應用

楊再興

（陽泉煤業（集團）股份有限公司發供電分公司，山西陽泉045000）

0 引言

陽煤集團發供電分公司供電工區管轄礦站、劉站、粉站、馨瑞站4個變電站，為新景礦、一礦、二礦、三礦、五礦等陽煤主要礦井提供生產用電。開關柜的穩定對電網運行起著決定性作用，由于開關柜屬于封閉式設備，其日常巡視檢查不太方便。本文對智能監控裝置在開關柜中的應用進行闡述，實現對開關柜內部進行視頻監視、環境溫濕度控制、一次回路模擬、無線溫度監測、帶電指示及閉鎖、現場核相、遠動通信及數據上傳等諸多功能，全面監測開關柜，給變電站巡檢人員提供方便。

1 陽煤發供電開關柜基本情況

陽煤發供電分公司供電工區劉站、粉站、馨瑞站為35 kV變電站，劉站、粉站建站有20年的歷史，劉站有低壓開關柜24臺、高壓開關柜7臺，緊湊排列。舊式開關柜只有簡單的觀察窗，在日常操作中，不能有效地觀察（手車）刀閘動、靜觸頭是否合到位，存在一定的安全隱患。封閉式開關柜受環境影響較大，雷雨季節環境潮濕，開關柜內部通風效果差，會潮濕凝露，降低設備絕緣性能，增加設備故障風險，對陽煤電網的穩定運行及礦井安全供電構成威脅。

2 發供電分公司供電工區開關柜運行情況分析

針對2019年開關柜設備異常統計如下：

（1）2019年3月12日劉站春檢期間，推進35 kV Ⅰ段母線PT手車刀閘時沒有合到位，造成手車動觸頭擠壓變形。

（2）2019年6月25日，劉站某負荷開關柜放電異常，停電后檢查發現柜內凝露，開關柜環境潮濕導致放電異常，造成非計劃停電。通風干燥后恢復正常運行。

（3）2019年7月20日，雷雨天氣，劉站某負荷開關柜因柜內潮濕導致電流互感器絕緣下降，造成電流互感器放電爆炸，開關設備停電。

（4）2019年8月11日，粉站主變高壓側開關柜放電異常，停電后檢查發現柜內凝露，開關柜環境潮濕導致放電異常，造成非計劃停電。通風干燥后恢復正常運行。

上述4起異常情況分析：（1）在倒閘操作中沒有有效的監控，搖手車時不能有效觀察動、靜觸頭是否對接合到位，給正常運行埋下隱患。原因為手車道軌靠近C相側螺栓松動，導致手車在進入道軌后向下傾斜，操作人員和監護人員均沒有發現，造成手車C相動觸頭擠壓變形。（2）封閉式開關柜極易受環境的影響，高溫天氣和雷雨天氣柜內發生返潮凝露現象，造成柜內設備絕緣下降，從而引發設備放電、爆炸和停電等事故。（3）給日常巡檢帶來不便，站內值班員對開關柜巡檢，只能通過眼看、耳聽、鼻聞和紅外線成像儀測量溫度等手段點檢設備，但對開關柜內濕度做不到有效監測，開關柜內潮濕嚴重導致設備放電異常，造成非計劃停電事件。

綜上所述，雖然每年都要對開關柜設備進行預防性試驗及清掃檢查，但還是暴露了很多問題。大部分異常均為開關柜因潮濕凝露導致柜內設備絕緣性能下降，造成停電事故和非停事件。

3 存在的問題

（1）現有開關柜只有單一的觀察窗口，開關柜設備巡檢只能靠值班員人工點檢的方法判斷，既增加了工作量又增加了巡檢時間。而且單一的觀察窗口具有局限性，存在設備盲區，巡檢人員不能有效觀察到柜內互感器、刀閘、避雷器等設備運行情況，給設備正常運行埋下隱患。

（2）現有開關柜不具備溫濕度監測功能，不能實時監控開關柜內溫濕度情況，且開關柜溫度過高不會預警，濕度過高也不具備自動干燥除濕功能。開關柜內溫濕度需要人工檢測，當設備溫度過高或因潮濕放電時，若不能及時發現隱患異常，會導致開關柜內設備爆炸等事故的發生。

4 開關柜加裝智能監測裝置改造

在原有開關柜加裝智能監測裝置，該開關柜智能監測裝置是針對當前智能電網發展趨勢而研制的，集成度高，實現了多功能一體化，包括一次回路模擬、帶電指示及閉鎖、驗電核相、儲能指示、母排/觸頭/電纜搭接頭無線測溫和預警、自動加熱除濕、視頻監控隔離開關分合狀態、人體感應、數據遠傳等功能，使開關柜進一步智能化、網絡化、數字化，提高了開關柜的可靠性。

其主要功能如下：

4.1 一次回路模擬功能

（1）裝置安裝7寸彩色液晶顯示器，可以動態顯示柜內一次原理圖；

（2）開關動作時，監測裝置界面一次原理圖的開關狀態將發生相應變化，同時面板指示燈會根據邏輯狀態相應變化；

（3）一次接線原理圖的種類可根據開關柜種類進行設置，可對一次接線原理圖進行在線修改，方便與各種柜型配合；

（4）監測裝置可記錄斷路器、接地刀動作等運行狀態。

4.2 無線溫度監測功能

（1）監測裝置可配置連接最多64個無線溫度傳感器，用于監測高壓三相母排的實時溫度，并通過液晶屏實時顯示各點溫度值及溫度曲線；

（2）監測裝置可配置各點溫度報警限值，當溫度超過限值時，監控裝置將發出告警信號，并記錄報警數據，及時上傳信息值，避免因母排、刀閘觸頭等溫度過高而導致設備事故發生；

（3）無線溫度傳感器安裝在開關柜的母排上，安裝方式為捆綁式安裝；溫度測量范圍為0～+120 ℃，精度為±1 ℃，溫度測量周期為60 s。

4.3 視頻監控功能

（1）監測裝置可配置連接兩路模擬攝像頭，兩路模擬攝像頭安裝于開關柜內方便清晰查看開關斷口狀態的位置，用于實時監視開關柜內開關的斷口狀態；

（2）通過觸摸點擊監測裝置液晶顯示器，可切換顯示兩路模擬攝像頭采集的實時視頻圖像，實現在開關柜外實時監視開關柜內開關斷口狀態；

（3）監視圖像呈現在監測裝置液晶顯示器上，便于觀察隔離開關分合狀況，避免因隔離開關機構故障造成事故；

（4）成像清晰而且切換操作方便，提高了檢修工作的可靠度，同時降低了工作強度。

4.4 環境溫濕度控制功能

（1）可帶2路溫濕度傳感器及輸出接點，顯示柜內的溫濕度數值；

（2）用于監測開關柜內電纜室、開關室的溫濕度；

（3）監測裝置可以配置溫濕度的動作限值，通過對溫濕度傳感器上傳的溫濕度值進行處理，選擇性控制加熱器或風機輸出，使開關柜內的溫濕度值保持在現場運行允許的范圍之內；

（4）用戶可根據需要自行設置加熱/除濕/排風輸出的上下限及自動/手動加熱除濕。

4.5 帶電指示及閉鎖、現場核相功能

（1）可通過前面板A、B、C三個指示燈顯示開關柜帶電狀態；

（2）提供兩路帶電閉鎖空節點功能，可與電磁鎖連接，實現五防要求，防止工作人員在系統帶電的情況下進入帶電間隙，危害人身安全；

（3）監測裝置提供了用于連接核相指示器的三相插口，方便現場的核相工作。

5 結語

改造后大大節省了值班員的巡檢時間，降低了維護費用和非計劃停電率。智能監測裝置一是能夠準確將開關柜內分/合狀態、帶電顯示、溫濕度實時數值和歷史曲線顯示在面板中，方便巡檢人員查看和記錄；二是具有自我加熱、通風除濕功能，能減少開關柜內潮氣，杜絕因潮濕導致的絕緣下降問題；三是能夠準確測量開關柜內母排、刀閘觸頭、電纜觸頭等設備溫度，若高溫異常，達到設定的溫度值時會報警并將數據自動傳回后臺機，監盤人員能夠第一時間發現異常并進行處理，預防事故擴大。

改造至今，智能監控裝置運行穩定、數據準確測量準確、報文準確，高溫、雷雨天氣到來后，開關柜內溫濕度隨環境變化明顯減少，降低了設備故障率和設備非計劃停電率，確保了電網的安全穩定運行和礦井生產安全供電。