浅谈智能监控装置在开关柜中的应用

杨再兴

（阳泉煤业（集团）股份有限公司发供电分公司，山西阳泉045000）

0 引言

阳煤集团发供电分公司供电工区管辖矿站、刘站、粉站、馨瑞站4个变电站，为新景矿、一矿、二矿、三矿、五矿等阳煤主要矿井提供生产用电。开关柜的稳定对电网运行起着决定性作用，由于开关柜属于封闭式设备，其日常巡视检查不太方便。本文对智能监控装置在开关柜中的应用进行阐述，实现对开关柜内部进行视频监视、环境温湿度控制、一次回路模拟、无线温度监测、带电指示及闭锁、现场核相、远动通信及数据上传等诸多功能，全面监测开关柜，给变电站巡检人员提供方便。

1 阳煤发供电开关柜基本情况

阳煤发供电分公司供电工区刘站、粉站、馨瑞站为35 kV变电站，刘站、粉站建站有20年的历史，刘站有低压开关柜24台、高压开关柜7台，紧凑排列。旧式开关柜只有简单的观察窗，在日常操作中，不能有效地观察（手车）刀闸动、静触头是否合到位，存在一定的安全隐患。封闭式开关柜受环境影响较大，雷雨季节环境潮湿，开关柜内部通风效果差，会潮湿凝露，降低设备绝缘性能，增加设备故障风险，对阳煤电网的稳定运行及矿井安全供电构成威胁。

2 发供电分公司供电工区开关柜运行情况分析

针对2019年开关柜设备异常统计如下：

（1）2019年3月12日刘站春检期间，推进35 kV Ⅰ段母线PT手车刀闸时没有合到位，造成手车动触头挤压变形。

（2）2019年6月25日，刘站某负荷开关柜放电异常，停电后检查发现柜内凝露，开关柜环境潮湿导致放电异常，造成非计划停电。通风干燥后恢复正常运行。

（3）2019年7月20日，雷雨天气，刘站某负荷开关柜因柜内潮湿导致电流互感器绝缘下降，造成电流互感器放电爆炸，开关设备停电。

（4）2019年8月11日，粉站主变高压侧开关柜放电异常，停电后检查发现柜内凝露，开关柜环境潮湿导致放电异常，造成非计划停电。通风干燥后恢复正常运行。

上述4起异常情况分析：（1）在倒闸操作中没有有效的监控，摇手车时不能有效观察动、静触头是否对接合到位，给正常运行埋下隐患。原因为手车道轨靠近C相侧螺栓松动，导致手车在进入道轨后向下倾斜，操作人员和监护人员均没有发现，造成手车C相动触头挤压变形。（2）封闭式开关柜极易受环境的影响，高温天气和雷雨天气柜内发生返潮凝露现象，造成柜内设备绝缘下降，从而引发设备放电、爆炸和停电等事故。（3）给日常巡检带来不便，站内值班员对开关柜巡检，只能通过眼看、耳听、鼻闻和红外线成像仪测量温度等手段点检设备，但对开关柜内湿度做不到有效监测，开关柜内潮湿严重导致设备放电异常，造成非计划停电事件。

综上所述，虽然每年都要对开关柜设备进行预防性试验及清扫检查，但还是暴露了很多问题。大部分异常均为开关柜因潮湿凝露导致柜内设备绝缘性能下降，造成停电事故和非停事件。

3 存在的问题

（1）现有开关柜只有单一的观察窗口，开关柜设备巡检只能靠值班员人工点检的方法判断，既增加了工作量又增加了巡检时间。而且单一的观察窗口具有局限性，存在设备盲区，巡检人员不能有效观察到柜内互感器、刀闸、避雷器等设备运行情况，给设备正常运行埋下隐患。

（2）现有开关柜不具备温湿度监测功能，不能实时监控开关柜内温湿度情况，且开关柜温度过高不会预警，湿度过高也不具备自动干燥除湿功能。开关柜内温湿度需要人工检测，当设备温度过高或因潮湿放电时，若不能及时发现隐患异常，会导致开关柜内设备爆炸等事故的发生。

4 开关柜加装智能监测装置改造

在原有开关柜加装智能监测装置，该开关柜智能监测装置是针对当前智能电网发展趋势而研制的，集成度高，实现了多功能一体化，包括一次回路模拟、带电指示及闭锁、验电核相、储能指示、母排/触头/电缆搭接头无线测温和预警、自动加热除湿、视频监控隔离开关分合状态、人体感应、数据远传等功能，使开关柜进一步智能化、网络化、数字化，提高了开关柜的可靠性。

其主要功能如下：

4.1 一次回路模拟功能

（1）装置安装7寸彩色液晶显示器，可以动态显示柜内一次原理图；

（2）开关动作时，监测装置界面一次原理图的开关状态将发生相应变化，同时面板指示灯会根据逻辑状态相应变化；

（3）一次接线原理图的种类可根据开关柜种类进行设置，可对一次接线原理图进行在线修改，方便与各种柜型配合；

（4）监测装置可记录断路器、接地刀动作等运行状态。

4.2 无线温度监测功能

（1）监测装置可配置连接最多64个无线温度传感器，用于监测高压三相母排的实时温度，并通过液晶屏实时显示各点温度值及温度曲线；

（2）监测装置可配置各点温度报警限值，当温度超过限值时，监控装置将发出告警信号，并记录报警数据，及时上传信息值，避免因母排、刀闸触头等温度过高而导致设备事故发生；

（3）无线温度传感器安装在开关柜的母排上，安装方式为捆绑式安装；温度测量范围为0～+120 ℃，精度为±1 ℃，温度测量周期为60 s。

4.3 视频监控功能

（1）监测装置可配置连接两路模拟摄像头，两路模拟摄像头安装于开关柜内方便清晰查看开关断口状态的位置，用于实时监视开关柜内开关的断口状态；

（2）通过触摸点击监测装置液晶显示器，可切换显示两路模拟摄像头采集的实时视频图像，实现在开关柜外实时监视开关柜内开关断口状态；

（3）监视图像呈现在监测装置液晶显示器上，便于观察隔离开关分合状况，避免因隔离开关机构故障造成事故；

（4）成像清晰而且切换操作方便，提高了检修工作的可靠度，同时降低了工作强度。

4.4 环境温湿度控制功能

（1）可带2路温湿度传感器及输出接点，显示柜内的温湿度数值；

（2）用于监测开关柜内电缆室、开关室的温湿度；

（3）监测装置可以配置温湿度的动作限值，通过对温湿度传感器上传的温湿度值进行处理，选择性控制加热器或风机输出，使开关柜内的温湿度值保持在现场运行允许的范围之内；

（4）用户可根据需要自行设置加热/除湿/排风输出的上下限及自动/手动加热除湿。

4.5 带电指示及闭锁、现场核相功能

（1）可通过前面板A、B、C三个指示灯显示开关柜带电状态；

（2）提供两路带电闭锁空节点功能，可与电磁锁连接，实现五防要求，防止工作人员在系统带电的情况下进入带电间隙，危害人身安全；

（3）监测装置提供了用于连接核相指示器的三相插口，方便现场的核相工作。

5 结语

改造后大大节省了值班员的巡检时间，降低了维护费用和非计划停电率。智能监测装置一是能够准确将开关柜内分/合状态、带电显示、温湿度实时数值和历史曲线显示在面板中，方便巡检人员查看和记录；二是具有自我加热、通风除湿功能，能减少开关柜内潮气，杜绝因潮湿导致的绝缘下降问题；三是能够准确测量开关柜内母排、刀闸触头、电缆触头等设备温度，若高温异常，达到设定的温度值时会报警并将数据自动传回后台机，监盘人员能够第一时间发现异常并进行处理，预防事故扩大。

改造至今，智能监控装置运行稳定、数据准确测量准确、报文准确，高温、雷雨天气到来后，开关柜内温湿度随环境变化明显减少，降低了设备故障率和设备非计划停电率，确保了电网的安全稳定运行和矿井生产安全供电。