10kV智能开关站在线监测系统试制与应用*

沈根强，吴 健，张芳江

（1.国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江 湖州 313000；2.湖州电力自动化工程有限公司，浙江 湖州 313000）

配电系统是电力系统电能发、变、输、供、配中的一部分，电力系统通过配电网络直接向用户供电.10kV开关站（也称开闭所）主要是起10kV开闭、配电作用，用来分配10kV电能.随着国民经济的发展，人们对电网的供电可靠性要求越来越高，10kV开关站作为电力输送与分配的一个重要环节，近年来也朝智能化方向发展，除了电力设备智能化，开关站的运行环境，如温湿度、电缆沟的水位，SF6气体泄漏，安防等也实现在线监测、报警功能.并通过风机、水泵等执行单元消除影响..

1 10kV智能开关站在线监控系统工作原理及特点

1.1 国内外电力在线监测的现状

电力在线监测系统由温度在线监测、避雷器绝缘在线监测、断路器在线监测、线路在线监测、变压器在线监测等组成，系统涵盖了电力系统发、输、变、配各个环节电气设备状态参数的监测，监测参量多、功能齐全.

在国际上，状态监测已受到电力部门管理、科研、运营和工程维护人员的日益重视并逐渐成为国际性的前沿研究课题和研究热点.

在国内，在线监测主要应用于高压输电线路、变电站内重要电力设备（如变压器、高压开关），在10kV智能开关站配电环节，目前还没有整套完整的在线监测系统.

1.2 在线检测系统的研究对象

10kV智能开关站在线监控系统主要集中检测可能影响到开关站正常运行的关键因素，这些因素通常包括：

（1）温度.现在国内10kV开关站内的中压开关柜都配置了智能微机保护与控制单元，温度过高或过低，都会影响到这些由电子元器件组成的微机保护装置.

（2）湿度.湿度过大，一方面会影响到开关站内一次设备的电气绝缘，加快电气设备的老化速度；同时也影响微机保护装置的运行安全.

（3）SF6气体泄漏量.大部分开关站的开关柜采用SF6作为绝缘介质，若开关柜的SF6泄漏，开关柜的绝缘性能消失，影响中压电网的安全.

（4）电缆沟的水位.现在人们都在关心城市地下管网的排污能力，主要是在遭遇暴雨或台风袭击时，避免和减少损失.有些开闭所建在地下室，电缆沟容易进水，可能会影响到开闭锁的运行安全.

（5）电缆温度、电缆接头温度.在正常运行时，电缆温度在室温附近，当出现过负荷或者接地故障时，电缆会发热，超出正常温度.

10kV智能开关站在线监控系统通过不同数量的温湿度传感器，SF6气体传感器，液位传感器，接触式无线测温传感器安装在关键的检测部位，实时监测相关参数.并通过网络送给配网自动化主站，进行统一的分析和处理.本系统通过管理软件可设置预警参数，如温度预警值，湿度预警值，SF6气体泄漏预警值，电缆沟水位预警值，电缆温度预警值.同时，系统中有两个执行单元：风机和水泵.风机的主要作用是通过室内与室外的空气交换，可以给室内降温，降湿的效果；水泵的主要作用是给电缆沟排污.

1.3 开关站在线监测系统的组成

图1 10 kV 智能开关站在线监控系统的设备组1和网络结构

10kV智能开关站在线监控系统的设备组成和网络结构（如图1所示）.通常，OLT设备以上设备为主站设备，包括OLT设备、主站光端机、主站、海量数据库和应用工作站.ONU设备为该系统的通讯设备.

TSM300NET－C智能开闭所在线监控系统为该系统的管理设备，其主要功能包括：

（1）负责系统内各类传感器的数据接收（包括协议转换）、数据分析和处理、与主站之间的数据通讯（CDT规约格式）.

（2）负责整个站的智能管理与控制，各传感器检测参数预警值的设置与预警功能；

（3）实现设备之间的自动控制，如检测到温湿度超过预警值后可自动启动风机进行降温、排湿，等相关参数达到正常值后自动停止风机.监测到电缆沟水位超警戒水位之后可自动启动水泵进行排水；

（4）实现主站对执行单元的遥控功能.

各类气体传感器主要负责监测相关参数，一般的数量配置按照上图的典型设计即可满足要求，大的开闭所或开关站可根据实际需要增加.

1.4 开关站在线监测管理软件

如图2所示为湖州市开关站已安装在线监测系统的主画面，在该画面上显示“天盛开关站”、“科博开关站”、“海关开关站”，同时每个开关站的右边有指示灯，该指示灯有三种颜色，分别为绿色、黄色、红色.每种颜色的含义如下：

绿色：开关站的各个监测量显示正常；

黄色：开关站内至少有一个监测量偏离正常范围.需要引起工作人员关注；

红色：开关站内至少有一个监测量处于异常状态，需要工作人员紧急处理；

如图3所示为湖州天盛开关站在线监测系统的每个监测量的具体值，如温度值、湿度值、氧气浓度值以及开关柜内各电缆接头的温度.

如图4所示为湖州天盛开关站在线监测系统内的报警信息，该信息包括告警发生的时间、告警的类型等内容，方便电力技术人员分析诊断故障.

图2 湖州市开关站已安装在线监测系统图

图3 湖州市开关站已安装在线监测系统图

图4 湖州市开关站已安装在线监测系统图

2 10kV智能开关站在线监控系统的应用案例

浙江省湖州市在天盛花园小区10kV开闭所、海关10kV开关站、科博10kV开关站等三个场所安装了10kV智能开关站在线监控系统.三个开关站的现场情况见表1.

表1 开关站在线监控系统现场情况统计表

在具体的工程改造中，考虑开关站的实际情况及供电局安全方面的技术要求，传感器器的数量略有不同.三个开关站没有水泵控制，主要原因是：一方面安装水泵的成本高，改造项目管道铺设的难度大；另一方面原有的建筑物有排污系统，因此只需要安装水位传感器检测地下室水位即可满足要求.工程改造完半年多来，使用情况表明改造效果良好，通过供电局验收并得到专家的好评.

3 结语

湖州市的天盛花园开关站、海关开关站、科博开关站在实施10kV智能开关站在线监测系统后，在主站通过Higsoon组态工具软件制作每个开关站的运行画面，在画面上可实时查看开关站的环境温湿度、电缆温度、SF6气体泄漏、电缆沟水位等信息.该系统一方面帮助电力运行人员延长电力巡检间隔时间，同时在出现故障时，系统的历史信息可以辅助电力技术人员分析故障原因.因此，该系统在配网自动化的建设中有极大的推广价值.

［1］邹建明.在线监测技术在电网中的应用［J］.高电压技术，2007，33（8）：203－206.

［2］蔡国雄.变电站在线监测的新技术与新概念［J］.电力系统自动化，1995，19（10）：26－29.

［3］王璐.电器设备在线监测与状态检修技术［J］.现代电力，2002，19（5）：40－45.