在线监测与控制系统在三维中置开关柜中的应用

张永　王献礼　夏丽妮　陈世华

摘 要 三维中置开关柜进线仓温湿度在线监测与控制系统是以变电站三维实景为载体，融合了中置柜中的在线测温系统、风扇、GIS设备室的风机逼真、沉浸式展现，大大提高了监控人员监测及控制中置柜温湿度的便捷性和准确性。

【关键词】三维中置开关 在线监测与控制系统

1 概述

目前，变电站中中置式封闭开关柜越来越多，柜内装有电流互感器与汇流排接点等设备。用电高峰时，因负荷过高，柜内设备器件及环境温度都出线升高。同时，当雨雾天气湿度过高时，由于绝缘水平下降，柜内也会出现温度升高。这些现象在电力系统虽为常见现象，但由于这些开关柜为封闭式，柜内温度升高时，运行人员难以发现。中置封闭的开关结构，有利于防尘、防小动物、防触电、免清扫和操作方便美观等优点，但另一方面由于封闭造成通风散热能力下降，开关柜温度过高和湿度过大造成设备事故的缺点也同时存在。高效准确地对开关柜温湿度进行监控是个越来越引起重视的课题。

同时，随着电力科技的快速发展，无人值守变电站的电压等级和范围越来越广，但对运行巡视人员、运行监控人员、检修操作人员、远程指挥人员、远程监护人员等，均缺少对变电站实际场景和电气设备的场景及工况直观对应、准确把握。

三维中置开关柜进线仓温湿度在线监测与控制系统是以变电站三维实景为载体，融合了中置柜中的在线测温系统、风扇、GIS设备室的风机逼真、沉浸式展现，大大提高了监控人员监测及控制中置柜温湿度的便捷性和准确性。

2 系统结构图

三维中置开关柜进线（或出线） 温、湿度在线监测与控制系统开发是基于变电站高压开关柜温、湿度过大不能有效监控的基础上进行的开发研究，该系统根据各高压开关柜内温、湿度传感器所采集的温度和湿度数据，以及采集到的电缆头温度数据，实现越限报警，短信报警等，并可在温湿度超过预警条件的情况下自动启动排风扇，可有效的避免因湿度超标或温度过高而引起的高压开柜内凝露及电缆头发热事故发生。

同时利用虚拟现实（Virtual Reality）技术，针对变电站3D实景建模，对中置开关柜进线仓实时温湿度状态，进行直观沉浸式展示，构建3D实景中置开关柜进线仓温湿度信息的实时监测、在线评估、动态预警、历史曲线等功能的沉浸感强、交互便利的应用系统，如图1。

3 功能特点

在变电站中置开关柜内部署安装环境温湿度传感器和电缆头测温设备，并在对应间隔加装排风除湿装置，在开关室房间内部署安装声光报警器，当温湿度超标时启动报警，温湿度传感器、声光报警器等连接到报警控制器，所有设备通过内部网络传输到后端平台。触发报警信息可通过短信网关给相关负责人发送短信。

针对GIS设备室风机需要现场人为启动的现状，通过增加设备及软件开发，实现远程启动风机，具体操作为操作人员在办公室远程操作风机的开合，当工作人员到达现场时，风机已经工作一段时间，提前将潜在的有害气体排出室外，达到节省时间，提高工作效率的目的。

3.1 3D沉浸再现变电站场景

系统直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景，直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接，直观显示开关柜的位置、外观，直观显示安防设备的现场安装位置，如风机等设备，如图2、图3。

3.2 环境监控系统

温度实时数据及历史数据、湿度实时数据及历史数据和风扇实时状态，在实景场景视图中，鼠标靠近开关柜，显示柜内温湿度实时数据，数据面板逼真展示柜内风扇状态，静止或旋转，如图4。

3.3 温度智能告警

配置温度告警阈值，当柜内温度超过阈值，平台会自动告警，并通过短信方式发送给相关人员，同时柜内风扇自动开启。

3.4 远程控制GIS设备室风机启动/关停

点击GIS设备室控制面板，可远程控制风机的启动/关停，场景中逼真地展现风机位置及状态，如图5。

4 总结

三维中置开关柜进线仓温湿度在线监测与控制系统以三维平台为载体，直观、沉浸地展示变电站、中置柜及风机等设备在变电站实景中的相关位置及状态，从而大大提高了监控人员对测温进行查找、监测及控制的效率和准确度。

作者简介

张永（1979-），现为国网宣城供电公司检修公司变电运检室工程师。

王献礼（1969-），现为国网宣城供电公司检修公司变电运检室工程师。

夏丽妮（1987-），现为国网宣城供电公司检修公司变电运检室助理工程师。

陈世华（1989-），现为国网宣城供电公司检修公司变电运检室助理工程师。

作者单位

宣城供电公司 安徽省宣城市 242000