智能开关柜在线监测解决方案

(下转5页)DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.01.001高压开关柜的全方位远程在线监测技术研究①彭红霞 王智杰 牛硕丰 闫静静（国网山东省电力公司菏泽市供电公司 山东菏泽 274000）摘 要：本文通过对高压开关柜常见的高温火灾、开关开合不到位、湿度过大等故障的分析，提出无线温度监测、远程视频监控、半导体冷凝除湿的解决方案，实现了开关柜内温度的实时在线监测及过限预警功能，开关分合状况的远程视频监控功能以及开关柜内湿度的监测和自动除湿功能，有效降低了开关柜事故发生率，提高了开关柜的安全稳定运行。

关键词：开关柜 温度 湿度 远程 在线 监测中图分类号:TM591 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)01(a)-0001-02为了方便操作、集中管理各种开关设备，开关柜应运而生。

自诞生以来，开关柜在电力行业得到了广泛应用，尤其是在电力系统的发、输、配电过程中起着关键作用。

随着开关柜应用比例不断增加，实时监控管理的难度不断增大，传统依靠人力不定时查看开关柜运行状态的监控方式，不仅监控效率偏低，监控结果也不够全面，已经不能适应现代智能电网的发展要求。

基于此，本文结合现代无线传感技术，开展了高压开关柜的全方位远程智能在线监测技术研究，实现了开关柜的远程实时监控及运行状态的集中统一管理，不仅大大提高了对开关柜的管理效率，还大幅度缩减了人工成本。

1 开关柜常见故障分析近年来，根据开关柜的实际运行状况及相关部门的事故统计分析表明，开关柜的常见故障主要表现在高温火灾、开关分合不到位、设备受潮放电3个方面，这对开关柜的安全运行带来了一定影响。

下面着重分析了开关柜高温火灾、开关分合不到位、设备受潮放电事故的发生原因及主要影响。

1.1 高温火灾由于电阻的存在，开关柜内电气设备在运行过程中不可避免地产生热量。

正常情况下，热量会通过开关柜内的散热及降温装置消散掉，从而将柜内的温度控制在正常范围内。

数据准确性
数据处理算法应准确提取 有用信息，降低误报和漏 报率。
数据可视化
将监测数据以直观的方式 呈现，便于用户快速了解 设备状态。
监测精度与稳定性
精度要求
在线监测技术应具备高精度测量 能力，以准确反映设备运行状态。
稳定性保障
确保监测系统在各种工况下稳定运 行，降低故障率。
抗干扰能力
提高系统抗电磁干扰等外部因素影 响的能力。
系统构成
该在线监测系统包括传感器、数据采集模块、分 析软件等部分组成。
实施效果
通过实时监测和预警，有效降低了设备故障率， 提高了运行效率，减少了维护成本。
某轨道交通的电气监测解决方案
背景介绍
某轨道交通为了确保列车安全运行，需要实时监测电气设备的状 态。
系统特点
该电气监测解决方案具有高精度、实时性强、稳定性高等特点。
在线监测技术的重要性
01
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提高设备可靠性
实时监测设备的运行状态，及 时发现潜在故障，避免设备损
坏和意外停机。
延长设备使用寿命
通过监测和分析设备的性能变 化，可以预测设备的寿命，合
理安排维修计划。
优化维护成本
减少不必要的维修和更换，降 低维护成本，提高设备的经济
效益。
提高生产效率
保证设备的稳定运行，提高生 产效率，为企业创造更多价值
电气设备在线监测技术 ppt课件
• 引言 • 电气设备在线监测技术概述 • 电气设备在线监测技术的应用场景 • 电气设备在线监测技术面临的挑战与
解决方案 • 电气设备在线监测技术的发展趋势 • 案例分析
01
引言
目的和背景
目的
介绍电气设备在线监测技术的概念、原理、应用和发展趋势。

开关柜在供配电系统中占据着十分重要的地位，其运行可靠性直接影响供电系统的安全性。

开关柜在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。

导致绝缘介质劣化的原因较多，如长时间的强电场产生的电离腐蚀，机械高频振动造成的绝缘磨损，热效应引起的介质老化分解以及绝缘受潮等。

绝缘介质劣化，性能降低以至于绝缘击穿有一个发展过程，这就使绝缘在线监测具有现实有效意义。

国电西高研发的开关柜局放在线监测系统采用速慧（smart quick）智能化电力测试系统（软著登字第1010215号、商标注册号14684781），HVHIPOT公司引进国际先进的高速DSP数字处理技术及软件处理技术使我们的监测系统采集速度快准确，是电力系统开关柜局放在线监测最经济可靠的解决方案。

二、局放监测单元局放监测单元采用的密封箱，监测单元内布置有高速数据采集模块、电源模块、信号滤波模块、嵌入式计算机模块及相关辅助单元和接口。

1、采集单元性能指标，如下：输入通道：2路同步（可以扩展至16通道），单端接地方式带宽限制：100k--100MHz的模拟输入带宽可选采样速率：100MS/s单次采样触发方式：外触发或电源触发供电电源：220VAC额定功率：10W工作温度：-20℃~75℃通信协议：TCP/IP网络协议2、传感器类型：TEV信号采集：电容耦合频率范围：3M~60MHz测量范围：0~60dB/mV;三、硬件使用说明局部放电在线监测系统硬件的具体操作步骤：a．在使用前应确保系统各个模块连线正确。

具体连线：分别从每一相的接地传感器防水接头用同轴电缆线引出信号线分别连接在采集单元侧面板上的对应各个口。

接好相应的光纤接口或网口。

连接好电源线b．数据服务器的安装在标准机柜上注意数据服务器一定要与检测装备在同一局域网内，即用同一网关。

基于ＺｉｇＢｅｅ的高压开关柜无线温湿度监测系统作者：吴光荣章剑雄来源：《现代电子技术》2008年第20期摘要：针对高压开关柜温湿度监测的迫切性及其内部不允许布置额外的电缆线等特点，提出基于ZigBee技术的无线温湿度监测方案。

系统的实现基于TI公司的ZigBee解决方案CC2430&Z-Stack和温湿度传感器SHT71，详细讨论硬件设计、软件设计和ZigBee网络终端节点的低功耗问题。

系统可以完成对高压开关柜的温湿度监测，有效地防止事故的发生，可靠性高、安装方便、终端感测节点功耗低，取得了良好的现场试用结果，是高压开关柜温湿度监测的理想解决方案。

关键词：温湿度监测系统;ZigBee;无线传感器网络;高压开关柜;CC2430中图分类号：文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2016903A Kind of Temperature and Humidity Monitoring System for High Pressure SwitchCabinet Based on ZigBee TechnologyWU Guangrong,ZHANG Jianxiong(No.52 Research Institute,China Electronics Group Corporation,Hangzhou,310012,China)Abstract：In application,the high pressure switch cabinet need a temperature and humidity monitoring system,and installation of additional cable is forbidden in it.So a kind of wireless temperature and humidity monitoring system based on ZigBee technology is presented in this paper.Adapting ZigBee solution CC2430&Z-Stack from TI and digital temperature and humidity sensor SHT71 to realize this system.The hardware design,software design and low power consumption of terminal which is a kind of node of ZigBee network are discussed in detail.The temperature and humidity of high pressure switch cabinet are monitored efficiently,and incidents are avoided.The monitoring system works steadily,and can be easily installed.The power consumption of terminal node is very low.Test result indicates that it is a good solution.Keywords：temperature and humidity monitoring system;ZigBee;wireless sensor network;high pressure switch cabinet;CC24301 引言发电厂、变电站的高压开关柜内的母线接头和室外刀闸开关等重要设备，在长期运行过程中，因老化或接触电阻过大而发热。

iHPS-3300型开关柜（环网柜）局放及温升在线监测装置设计方案目录目录 (2)一、概述 (3)1.1开关柜的结构 (3)1.2开关柜电力设备的绝缘缺陷 (3)1.3局部放电的产生 (4)二、开关柜局部放电及温升装置简介 (4)2.1 装置说明 (4)2.2 装置组成 (5)2.3 技术参数 (6)2.4 装置功能 (7)2.5 系统优势 (7)2.6安装尺寸 (8)三、现场安装 (9)四、服务与支持 (9)一、概述高压开关柜是使用极广且数量最多的开关设备。

由于在设计、制造、安装和运行维护等方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高，在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10千伏及以上电压等级，造成的后果也很严重。

特别是小车式开关柜，绝缘事故率更高，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。

因此，迫切需要对开关柜实行状态检修，对设备运行状况进行实时和定时的在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时问和措施，减少停电时间和事故的发生，提高电力装置运行的安全可靠性及自动化程度。

高压开关柜的绝缘故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。

各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态为实现开关柜绝缘在线监测及诊断的有效手段。

IHPS-3300型高压开关柜局部放电及温升在线监测装置通过检测伴随局部放电而产生的电磁波辐射及开关柜接头温升现象，装置扫描10~100MHz频率范围内的电磁波辐射并自动确定现场局部放电的实际检测频率，随后将检测的局部放电脉冲簇数据和开关柜头温升数据上传DTU。

1.1 开关柜的结构开关柜装备有断路器、CT、PT、保护继电器，检测设备和辅助设备，除了外部线路，开关柜是由金属外壳内的配线连接而成，见图1。

Ｋ ｙ ｒ ｓ： ｏ ｌ ｅ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｓｓｅ ；ｉｔｌｇ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｎｅｌ ｅ ｔｈｇ ｏｔｇ ｗ ｔｈ ｃ ｂ ｎ ｔ ｅ ｗｏ ｄ ｎｉ ｎｔ ｉ ｙ ｔｍ ｎｅｌ ｅ ｔ ｓｒ ｎ ｏｎ ｉ ｉ ｕ ｎ ；ｉｔｌｇ ｎ ｉｈ ｖ ｌ ｅｓ ｉ ａ ｉｅ ｉ ａ ｃ
高压开关柜是 电力系统的关键设备之一 ， 其运 行状态对 电力系统 的可靠性有重大影响。尤其是变 （ 电所在逐步实现综合 自动化无人值守时 ， 配） 对开 关及开关柜运行状态的监测提出了更高的要求。智 能化高压开关柜配置智能型保护 、 控制和监测单元 ，
算机处理信息 ， 用计算机 网络传输信息和用 数字与 波形显示信息。 １ 高压开关柜在线监测系统 高压开关 柜 在 线 监 测 系统 原 理 如 框 图 １所 示… 。此监测 系统 由现场 智能在线监测 模块采集
Ｔ ｅ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｎｅ ｌ ｅ ｔＩｓ ｒ ｍｅ ｔｔ ｌ ｅ Ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｈ ｐｉ ｔ ｆＩｔ ｌ ｎ ｎ ｔｕ ｎ ｏ Ｏｎｉ ｎｔ ｉ ｃ ｏ ｉ ｇ ｎ ｏ ｎ Ｓ ｓｅ ｏ ｇ ｌ ｇ ｙ ｔ ｍ ｆＨｉｈ Ｖｏｔ ｅ Ｓｗｉ ｈ Ｃａ ｉｅ ａ ｔ ｂｎ ｔ ｃ
ＷＡ ｕ ｍｅ ＮＧ Ｙ — ｉ ，Ｗ ＮＧ Ｊ ｎ ｍｅ。 ＨＯＮＧ Ｊ ｎ ，ＺＯＵ ｏ — ｉｇ Ａ ｕ — ｉ ，Ｚ ｕ Ｙ ｕｒ ｎ ｕ
（ ． ｏ ｅｅｏ Ｅｅｔｃｌ ｎ ｉ ｅｉｇ＆ Ａ ｔｍ ｔ ｎ ｅａ ｏｙ ｃｎｃＵ ｉ ｒｉ ， ｉ ｚｏ４４ ０ ，Ｃ ｉ ； １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｌｃ ｉ ｇ ｅｒ ｌ ｒａ Ｅ ｎ ｎ ｕｏ ａｉ ，Ｈ ｎｎＰｌｔ ｈ ｉ ｎｖ ｓ ｙ Ｊ ｏｕ ５ ００ ｈｎ ｏ ｅ ｅ ｔ ａ ａ
维普资讯

南京理工大学科技成果——10-35kv高压开关柜无线
智能测温系统
成果简介：
10-35kv高压开关柜温湿度智能无线监测系统，该系统集在线温度测量、数据采集分析和控制功能于一体的现代化高科技产品，可实时在线监测开关柜内温湿度及断路器触头温度，带有LCD显示和上位监控软件。

当柜内温度、湿度超标时，启动加热、排风或除湿功能，保证柜内温湿度恒定在合理范围，提高开关柜的使用寿命。

当断路器触头温度超标时，发出报警信息，提醒操作人员按安全操作规范采取相应安全措施，提高开关柜运行安全性。

技术指标：
每套测温系统配备1个监测主站和6个监测终端，可监测1路柜内温度、1路柜内湿度和6路断路器触头温度；
终端与主站之间采用无线通信，433M或2.4G频段可选，安装方
便，无需布线，不受开关柜结构限制；
军工级测温范围：-20～150℃，误差<±1℃；
满量程测湿范围：0%-100%RH，误差<±3%RH；
LCD显示检测数据、报警信息刷新时间≤1s；
带有实时时钟；
系统主站自带150组历史报警数据记录查询，方便工作人员提供就地查询数据；
系统主站可连通后台上位机，远程查询温湿度数据。

项目水平：国内领先
成熟程度：样机
合作方式：技术入股。

智能电网在线监测系统的设计与实现一、智能电网在线监测系统概述智能电网作为现代电力系统的重要组成部分，其核心在于通过先进的信息技术、通信技术、控制技术等手段，实现电网的智能化管理和优化运行。

在线监测系统作为智能电网的关键技术之一，能够实时监测电网的运行状态，及时发现并处理电网中的异常情况，保障电网的安全、可靠、经济运行。

1.1 智能电网在线监测系统的核心特性智能电网在线监测系统的核心特性主要体现在以下几个方面：- 实时性：系统能够实时采集电网的运行数据，包括电压、电流、功率、频率等参数，为电网的运行状态提供准确的数据支持。

- 准确性：系统采用高精度的监测设备和先进的数据处理算法，确保监测数据的准确性和可靠性。

- 智能化：系统具备智能分析和决策能力，能够对采集到的数据进行深入分析，及时发现电网中的异常情况，并给出相应的处理建议。

- 集成性：系统能够与电网的其他管理系统（如调度系统、保护系统等）进行集成，实现数据共享和业务协同。

1.2 智能电网在线监测系统的应用场景智能电网在线监测系统的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 电网运行监控：实时监测电网的运行状态，及时发现并处理电网中的异常情况，保障电网的安全稳定运行。

- 故障诊断与处理：通过对电网运行数据的分析，实现故障的快速定位和处理，减少故障对电网运行的影响。

- 负荷预测与管理：通过对电网负荷数据的分析，实现负荷的合理分配和调度，提高电网的运行效率。

- 电能质量监测：监测电网的电能质量，如电压波动、频率偏差等，保障电能的供应质量。

二、智能电网在线监测系统的设计与实现智能电网在线监测系统的设计与实现是一个复杂的过程，涉及到多个方面的技术和设备。

2.1 系统架构设计智能电网在线监测系统的架构设计是系统设计的基础，需要考虑系统的可扩展性、可靠性、安全性等因素。

一般来说，系统架构可以分为以下几个层次：- 数据采集层：负责采集电网的运行数据，包括电压、电流、功率、频率等参数。

关于高压开关柜无线测温系统的方案开关柜无线测温系统由无线温度传感器、测温数据采集终端和监测系统服务器三部分组成。

系统结构图：一.无线温度传感器原理:接收无线温度传感器发送的温度数据和对应传感器编号，存储在其内部存储器中。

当收到温度监测工作站的通信命令后把各传感器的编号和温度测量数据进行上送。

测温数据采集终端自动与无线传感器建立通信联系，能够接收视距半径约200米范围内所有无线传感器发出的温度数据。

安装方式:在高压室内部安装无线测温接收终端，与无线传感器之间利用433MHZ无线技术完成温度数据采集工作，无线测温接收终端通过网线、光纤或直接通过GPRS移动网络传输至升压站主控室，再转换到电脑上显示。

二.测温数据采集终端原理:在每个监测点上安装一个传感器。

其主要工作原理为：前端温度探头直接和监测点接触进行感温，探头的输出经过A/D转换部分，将温度信号转换成数字信号，通过无线方式传递给测温数据采集终端。

每个无线温度传感器具有的编号，实际安装使用时需要记录每个传感器的安装地点，并与编号一起存入温度监测工作站计算机数据库中。

传感器使用工业专用电池供电，供电时间为5-6年。

三.服务器端监测系统主控室内设立一个温度监测工作站，主要是一台PC计算机，该计算机经RS485通信接口转换器与测温数据采集终端连接。

计算机从测温数据采集终端采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热、或急剧升温立即报警软件主要功能：1、定时读取从采集终端中收集的温度和ID数据，并写入本地硬盘中作长期保存。

对数据进行处理、维护，异常报警，以及温度变化趋势分析。

2、实时、直观的观察到发热点运行温度的变化情况。

3、对现场检测到的数据，自动生成触头等发热点指定时间段的温度变化趋势、历史事件统计，以及所需要的曲线图和图表。

4、对所检测到的数据进行分析，提前预知和判断以后多少天内发热点故障并形成报表，并详细显示故障点的位置并打印报表。

10kV智能开关柜及其设备分析摘要：近年来，随着社会工业化、现代化及信息技术的发展，通信、计算机、自动化等技术在电网得到广泛深入的应用，与传统电力技术有机融合，并与物理电网高度集成，极大地提升了电网的智能水平，供电企业和用电部门对开关柜提出了数字化、智能化、网络化的要求，市场对中高档智能型开关柜的需求也呈现出迅猛发展的态势，智能化电网应运而生。

本文对10kV智能化开关柜及设备进行了分析。

关键词: 10kV开关柜；智能化；在线监测前言：在智能化电网环节中，其核心目标就是建立智能化变电站，智能化变电站的最基本、首要条件就是智能型开关设备和控制设备。

开发智能型高压开关设备，符合当前高压电器设备的发展方向，完全适应我国电力系统的要求。

下面以我司10kV智能化开关柜研发为例，简要叙述一下智能化开关柜设计过程中的注意点。

1、10kV智能开关柜结构及系统设计1.1产品结构概述：该10kV智能开关柜为金属铠装移开式全中置结构。

整个柜体由接地的金属隔板分隔成四个功能小室，即：母线室、继电器室、断路器手车室和电缆室，各功能单元设有独立的压力释放通道和释放门。

断路器手车室内安装有特定的导轨，可轻巧地推进或抽出断路器手车。

手车室内设计有带自动锁扣和开启的电气型帘板，可满足手车断路器与母线侧、电缆侧之间同时自动隔离的要求。

手车室内有试验位置及工作位置，每一位置均设有定位装置（开关柜结构如图1示意）。

图1 图21.2智能在线监测装置智能在线监测装置包含在线监测主机、人机界面、安装在断路器及开关柜上各类传感器及执行元件。

人机界面和传统保护一样装在仪表箱门上，在线监测主机装在仪表箱继电板上，对各个传感器上传的数据进行分析。

其它的传感器和执行元件安装在需要监测的地方，如温度传感器安装在断路器触臂接近梅花触头处，测量断路器触臂温升，直线位移传感器安装在断路器机构输出侧。

人机界面通过RS-485通信接口与主机通信并对数据进行显示、分析、处理、诊断，设置各类系统参数报警阀值等。

ISO9001质量体系认证企业STL-CMW开关柜运行状态综合监测及预警装置技术说明书Ver1.2保定市斯德尔电气有限公司Baoding style Electric Co.,Ltd地址：河北省保定市乐凯北大街3555号电邮编：071000网址：目录一、概述 (1)二、高压开关柜常见故障分析及检测方法 (1)1、高压开关柜的常见故障及特点 (1)2、高压开关柜的故障检测方法 (2)三、高压开关柜状态监测及预警的必要性 (2)四、STL-CMW开关柜运行状态综合监测及预警装置 (2)1、系统介绍 (2)2、系统组成 (3)3、系统总体技术方案 (3)4、系统功能 (6)5、技术特点 (7)6、规格参数 (7)7、技术安全性 (9)8、安装说明 (9)三、声明 (11)一、概述高压开关设备在电网运行、控制中起着至关重要的作用，其本身健康状况直接影响电网运行可靠性。

随着电网容量和规模的不断扩大，高压开关柜数量也越来越多，保障开关柜内设备电气和机械性能处于正常状态十分重要。

获取高压开关柜全方位运行状态，是实现设备安全运行、状态控制及智慧检修的前提。

采用先进技术手段监测断路器电气和机械特性参数、高压开关柜绝缘状况、电气接点温度以及环境温湿度等信息，可实现开关柜运行状态综合评判和故障预警。

我公司结合多年来对高压开关柜保护、检测和调试的实践经验，依托华北电力大学强大的电力系统安全理论优势，开发出了高抗干扰性、检测手段全面、定位准确的STL-CMW（Comprehensive Monitoring and Warning）开关柜运行状态综合监测及预警装置。

二、高压开关柜常见故障分析及检测方法1、高压开关柜的常见故障及特点高压开关柜承担着开断和关合电力线路正常和故障电流作用，由于长期过负荷、操作过电压或运行环境恶劣容易产生缺陷，现场又缺乏防患措施而导致其故障率一直居高不下，特别是在高温、高负荷期间，由于操作机构机械故障、绝缘性能老化、误操作、柜内触头(接点)过热等原因引起的伤人、烧柜、甚至爆炸的事故时有发生。

布 置简 单 、 装 方 便 等 特 点 ， 几 年 来 已得 到 广 泛 的 安 近
应 用 。 由于 工 艺 、 簧 材 料 等 原 因 ， 路 器 手 车 触 头 弹 断 处 接 触 电 阻 过 大 ， 成 异 常 温 升 ， 后 引 发 高 压 断 路 造 最
技 术 的 进 步 ，０世 纪 七 八 十 年 代 ， 内外 开 始 提 出 按 ２ 国
备 维 修 发 展 方 向 ， 有 效 克 服 定 期 检 修 造 成 设 备 过 修 能
或 失 修 问 题 ， 关 键 是 依 靠 先 进 的诊 断 技 术 对 潜 伏 性 其
故 障 进 行 在 线 监 测 、 障信 号 分 类 及 评 价 。 故 文 章 介 绍 了 几 种 高 压 电 器 在 线 监 测 技 术 ， 中置 即
定 期 维 修 是 以设 备 的 故 障 率 为 基 础 确 定 的 维 修 ，
一
温度。
般 规 定 在 每 年 春 季 进 行 ， 维 修 特 点 是 ： 管 设 备 其 不
一
在 高 压 断路 器 的 手 车 结 构 中 ， 触 头 、 触 头 是 静 动 个 基 本 元 件 ， 动 触 头 与 静 触 头 接 触 时 ， 们 之 间 在 它
抽出柜柜 内 、 路器 手 车触 头处 温 升监 测 技术 ， 磁 断 永 操动机构断 路 器远 方监 视 技术 及 断路 器 触头 电弧烧
损监测技术 。
１ 中置抽出柜柜 内、 断路 器手车触 头处温 升
监视
１ １ 异 常温 升原 因 ．
温 度 是 一 个 基 本 的 物 理 量 ， 多 设 备 的故 障 是 由 许 异 常 温 升 而 造 成 的 。 在 正 常 运 行 时 ， 压 电 器 导 电 回 高 路 长期 通 过 工 作 电 流 产 生 的 能 量 转 变 为 热 能 ， 电 器 使

—2019/3/18iVD4® 中压开关智能化解决方案ABB中国电气产品事业部，元器件产品市场团队—–以VD4真空断路器为平台延续了VD4高安全性、高可靠性的优点–帮助实现断路器健康管理•实时温度监测•二次元件监测•机械特性监测–健康评分、预测性维护连接至ABB Ability ™云平台，提供专业的运维建议，实现真正意义上的预防性维护iVD4® 中压开关智能化解决方案降低25% 至30% 事故发生率提高60%响应速度和问题解决速度直观可视化的数据报告$运维预算缩减缺乏有经验运维人员开关设备实际工作状态难以准确获知容许的定时停电检修时间缩短设备故障致停电停机，停工停产、设备报废降低总停电时间，提升供电可靠性$潜伏故障分类，指导维护实时监测开关设备运行状态开关设备的健康管理就这么简单确保设备运行中合理温升、防止过热老化引起绝缘事故，确保开关正常操作切换和保护负载●电网运行统计数据和失效分析●不同行业和应用的运维要求和规范●配电系统设备运行和使用特点●ABB 设备自身情况和使用特点可靠的导体连接稳定的机械和电气操作安全驱动温度实时监测功能断路器机构状态监测•行程•合/分闸时间、速度•合闸过冲、分闸反弹可获得更多参数：•超程•真空灭弧室开距•真空灭弧室触头压力安全操作功能远程操控断路器分合闸电动操作断路器手车断路器二次器件监测储能电机、合/分闸线圈监测SmartArm 智能触臂智能角度传感器智能压力传感器霍尔传感器(集成于监测单元)监测单元(安装于低压室)安卓/iOS用户就地控制和显示系统SCADA就地显示断路器实时温度、线圈、电机、机构状态就地显示界面LHMI通过LHMI 显示断路器实时健康参数ABB Ability™数据分析机器学习开关设备算法模型基于设备状态的运行维护建议健康评估运营策略量化设备健康状态—开关设备温度监测的必要性开关设备过热是引发故障的重要原因电力运行统计表明，33% 的开关设备运行故障都是由设备过热引起导致开关设备过热的原因繁杂，无法彻底避免环境潮湿、吸附尘埃、机械振动、开关柜静触头磨损、过载及初始连接不到位都可能导致不合理温升这些因素在电力设备运行过程中无法彻底避免，且难以及时发现开关设备过热故障会带来严重后果过热导致绝缘部件加速老化，绝缘性能下降，进而可能引发电弧故障人员伤害，设备资产报废—iVD4® 智能温度实时监测及优势温度传感器自供电单元采集通讯单元母线/电缆搭接处温度传感器母线/电缆温度传感器安装方式灵活−多种安装方式完全覆盖各类型开关柜柜一体化、嵌入式智能触臂−与标准VD4可互换、不影响开关柜设计、使用−不影响触臂的散热和电磁场结构−满足-40~+125℃长期运行传感器与MDC4监测单元采用无线通讯−自供电、免维护−高低电位完全隔离、无电气接线−优化的温度传输协议、更高抗扰性应用业绩广、可靠、免维护−超五万个测量点的应用业绩−近十年的运行经验MDC4智能监测单元SmartArm 智能测温触臂—有思维的温升监测——应用于ABB 开关柜温度监测固定温度报警值，不考虑负载情况静态温升监测测量负载电流，但温升报警值为定值动态温升监测基于负载电流变化的动态预警区间“有思维的开关设备温升监测”通过基于负载电流的动态温升诊断发现潜在隐患报警阀值温度安全区域报警区域报警阀值温升报警区域安全区域负载电流预警区域报警区域安全区域负载电流温升报警阀值预警阀值—某款电池供电方案某款外置式方案iVD4®SmartArm 智能触臂外观安装方式绑带式热缩套管固定一体化、嵌入式温升影响运行温升增大影响散热，造成温度上升不影响影响绝缘性能破坏电磁场造成绝缘隐患破坏电磁场造成绝缘隐患不破坏绝缘安全性、可靠性易漏电、易爆炸、易脱落易受环境因素影响型式试验验证，工作温度高达125℃安装维护电池寿命短，2~3年需更换现场后期加工，维护不方便整机出厂，检修维护十分方便典型温度监测方案对比断路器触臂测温方案对比状态监测内容故障占比故障影响监测原因监测项目二次器件状态监测约25%−无法远方电气投切负载−故障时，无法保护线路和设备−设备故障、报废−非计划停电−人身安全伤害−储能电机、线圈对电源和环境等因素敏感−通常直至二次器件烧毁才被发现更换诱因：•电源过电压或电源功率不足•过热/过流•线圈/电机受损后操作不稳定准确获取二次器件参数•储能电机的储能时间与电流•合/分闸线圈动作时间与电流机械特性监测约29%健康的操动机构是保障断路器成功操作的一切基础−机械部件缺乏准确保养、工作环境差−定时检修无法预测到断路器机械状态−传统机械参数测试必须停电，成本较高−机械参数测试要求专业维保设备和专业人员−反映断路器机构状态的关键特征−周期性年检参数•行程•合/分闸时间、速度•过冲、反弹•超程、开距智能角度传感器（集成于MDC4）•机构行程•合/分闸时间•平均合/分闸速度•合闸过冲、分闸反弹线圈监测单元储能电机霍尔传感器确保兼容性和原有可靠性非介入式测量断路器机构状态监测直观量化健康状态识别设备早期故障覆盖大部分年检参数•储能时间•储能电机/线圈操作电流—iVD4® 断路器健康状态监测客户价值显著降低设备故障率发现潜在问题，有效降低由机械异常或线圈异常引起的故障覆盖大部分例行试验和交接试验参数无需停电及复杂的断路器特性测试仪，可在线测量断路器机械参数结合ABB云诊断功能，设备健康状况实时监测ABB Ability™资产健康管理中心可在线识别潜在故障，提供贴心维护指导以储能电机状态监测为例主要思路：提取断路器行程曲线、二次部件电流曲线中的特征信息，借助ABB 独有的数学模型，识别潜在故障的种类，评判断路器当前健康状况。

价值工程0引言高压开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一。

电网中众多高压电气设备本身、设备之间的联接点是电力输送最薄弱环节，这个薄弱环节的实质问题就是联接点发热。

随着负荷的增大，导致联接点发热并形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度升温直至酿成事故。

因此对开关柜内触头、母线、电缆接头等部位的温度实施在线监测就非常重要。

传统测温方式红外测温为非接触式测温，但极易受环境灰尘及周围的电磁场影响。

另外开关柜内的空间非常狭小，无法安装红外测温探头（因为探头必须与被测物体保持一定的安全距离，并需要正对被测物体的表面），而无线测温系统却不受开关柜体结构的限制。

1无线测温的优势开关柜内常用的测温方式有光纤测温、红外测温、无线测温等。

光纤温度传感器采用光导纤维传输温度信号，光导纤维具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度，实现开关柜触点运行温度的在线监测。

然而，用于隔离高压的光纤表面可能受到污染，将导致光纤沿面放电。

这使得光纤测温系统用于室外开关设备的测温应用受到限制。

红外测温为非接触式测温，但极易受环境、灰尘及周围的电磁场影响，因为高压设备一般环境灰尘比较大，当红外测温头被灰尘遮盖后，温度测量值急剧变化，常常正常的温度突然显示几百度，进而报警。

另外开关柜内的空间非常狭小，无法安装红外测温探头（因为探头必须与被测物体保持一定的安全距离，并需要正对被测物体的表面），而无线测温系统却不受开关柜体结构的限制。

———————————————————————作者简介：花凯（1975-），男，河南确山人，助理工程师，研究方向为电力系统自动化。

无线温度监测系统在开关柜智能化中的应用Application of Wireless Temperature Measuring System in Intelligent Switchgear花凯Hua Kai（确山县电业公司调通中心，确山463200）（Queshan County Electrical Company Adjustment and Communication Center ，Queshan 463200，China ）摘要：无线测温系统的温度传感器和显示报警单元之间是通过无线传输数据的，不存在绝缘问题。

电力设备运行状态在线监测系统的设计和实现摘要：当前，在改革开放的历史进程中，城镇化的快速发展促进了电力体制的不断更新。

然而，随着现阶段电力需求的不断增长，对电网安全的稳定性提出了更高的要求。

电力设备承担着国家战略发展的重要任务，其稳定性和可靠性具有重要意义。

研究了电力设备运行状态在线监测系统的设计方案，为提高电网运行安全性提供参考。

关键词：电力设备；运行状态；在线监测系统；设计和实现引言输电过程需要根据电力设备的运行情况来完成。

作为智能电网的核心组成部分，电力设备的安全稳定运行将直接影响到整个电网。

电力系统规模和范围的不断扩大对电力设备运行状态监测提出了更高的要求，电力设备运行状态在线监测系统的设计与改进仍是当前研究的重点。

智能电网和动态增容技术的不断发展和完善，为实现电力设备运行状态的实时、高效监控过程提供了强有力的支持。

但由于技术和成本的限制，还存在一些问题，如单点监控、尚未联网形成监控系统等，交互水平有待提高，在实际使用过程中还需要进一步提高，以降低故障率、使用维护成本。

1电力设备运行状态在线监测系统的设计1.1在线监测系统的总体规划电力设备在线监测系统，首先要建立监测基站，选择发电站和发电厂配置相应监测子站。

在监测子站中，要采集每一个通过数据采集器收集到的数据，通过数据模块将数据进行转化处理，定时发送到监测子站，存入统一数据库。

再由监测子站将数据统一传输到中心站上，并入数据库中进行存储。

1.2无线传感器网络设计（1）支持远距离传输，电力设备运行中传送距离一般同电压等级成正比，220KV的输电线路较长，尤其是电力设备电线路可达到上千公里，可能穿越不同的区域，需以不同区域的实际情况为依据对相应监测设备进行部署，重点监测区域间的间隔可能较远，需网络支持远距离传输功能。

（2）灵活的拓扑结构，满足不同线路类型的监测需求，连接不同电力设备的输电线路通常呈线性排布，网络节点（安装于杆塔上）则呈线性拓扑结构，通过采用同塔多回（多回输电线路共用一个杆塔）的方式可节省占地资源，由三相导线和架空地线构成一回线路，在需同时监测多条输电线路的情况下，使局部呈网状网络拓扑结构。