摘要：随着智能化电站建设的快速发展，对中压开关柜产品提出更高的要求。为实现开关柜的安全性、可靠性，降低发生故障的风险，减少因事故造成的经济损失，对中压开关柜进行运行状态在线监测，对可能出现的故障风险进行提前预测，具有重要的意义。 关键词：中压开关柜；在线监测；故障诊断
- 1 -
0 引言
中低压开关柜作为电力系统中的重要的线路开合、控制、保护设备，在发输电、供配电环节运用非常广泛，其是否安全运行将直接影响用户供电的质量和可靠性。据统计，近年来在我国中低压开关柜常见故障类型中，故障率位居前列的依次为绝缘损坏、机械故障、温升故障、误操作和电弧故障等。 随着智能电网和智能变电站的建设和发展，智能化、自动化和信息化的理念也逐渐融入进了
电气设备的制造与发展，过去的人工巡检和维护等工作势必会被计算机和人工智能所代替，无人值守和远程监控已成为如今配电设备运行和维护的趋势，开关柜智能化不仅减少了大量的人力物力，从一定程度上也提高了开关柜的运行安全性和可靠性。目前，智能型开关柜正朝着自动化程度高、运行可靠性高、安全性强、结构模块化、通信功能强大、通信协议标准化、综合自动化控制和软件配置先进等方向发展。中低压开关柜在智能配电网中起着枢纽性和安全护盾的作用，它作为防止用户端故障波及整个配电网安全的故障隔离设备，其运行可靠性至关重要。因此，利用先进的计算机技术、传感器技术和物联网技术可逐步实现开关柜运行状态的智能化监测，以便预防并及早发现开关柜运行存在的问题，确保其安全稳定运行。
1 开关柜常见故障
目前，常见的开关柜故障类型主要有：拒动故障、误动故障、绝缘故障、开断与关合故障、载流故障和外力及其他故障。据统计，这几种故障类型的故障发生率如表1.1 所示：
表1.1 开关柜常见故障发生率
Tab1.1
序号 | 故障类型发生率 |
1 编织袋颗粒 | 绝缘故障36% |
2 电子灯丝 | 拒动故障 29%提拉下水 |
沙画工具3 | 外力或其他故障11% |
4 | 开断与关合故障9% |
5 | 载流故障8% |
6 | 误动故障7% |
| |
由于运行环境和设备材料的局限，绝缘故障发生率最高，每年因为绝缘故障造成的损失不计其数；而拒动故障作为开关柜主要故障之一，时常发生在开关柜设备老旧失修等情况下，也具有很高的故障率；而其他几类故障发生频率较低，往往也不作为重点监测对象。
abs0822 开关柜在线监测系统的组成
为更好的监测开关柜运行状态，为故障诊断提供可靠的决策依据，在线监测系统应包括局放监测单元、断路器机械特性监测单元、避雷器监测单元、母线/触头温度监、柜内环境温湿度监测单元。
2.1局放监测单元
目前，作为反映开关柜绝缘性能的重要指标，大多数开关柜厂这都是在出厂前做一次局放试验，部分地区的国网用户，会在变电站对开关柜再做一次局放试验，但在正常送电运行，很少再进行局放试验。而在实际运行过程中，受潮湿环境、制造缺陷、过电压等影响，极有可能造成绝缘性能下降，造成破坏性放电。如果未能及时局放数值的异常变化，由此造成的破坏将进一步扩大，加剧的局部放电将不大避免的导致破坏性放电，最终造成
开关柜绝缘损坏，发生运行事故。有研究发现，局部放电量增大的第一次出现到产生破坏性放电的时间有周到几个月。因此，如果采用合适的传感器，对运行中的开关柜进行实进的局放监测，可以给用户提供足够的预警时间，便于用户采取合适措施，进一步减少突发事对用户造成的损失。基于现代传感器技术的发展，采用超声波传感器和地电波传感器，可以监测运行过程中开关柜的局放情况。基于“以常恒变”的思想，通过测量开关柜正常运行时的局放值作为基准值，将运行过程中的测量值偏离基准值的一定幅度作为报警设定值，对于异常的局放测量值可发送用户后台，便于采取有效的措施。
2.1机械特性监测单元
开关柜的拒动故障，主要表现在断路器的机械动作性能上，尽管开关柜所配断路器出厂前都做了机械特性测量，并按标准调整到合适的范围内。但在设备运行一段时间后往往会发生变化，有时候分、合闸回路发生故障却未能及时发现，往往会造成开关柜拒动事故的出现，给用户造成巨大损失。采用监测装置实时采集断路器分、合闸线圈以及储能电机的电流电压信号，通过运算获得动作时间及电流变化曲线，当测量值偏离基准曲线值时，可以及向用户发出告警，便于用户提前采取措施。
目前，大部分成套厂家的开关柜出厂时都配有避雷器在线监测器、无线测温装置、温湿度传感器装置等，在此不再详细讨论。
3传感器数据的系统集成
目前开关柜中传感器，大多是各自为政，没有行成统一的标准，例如避雷器带的在线监测器JCQ,只是放电及泄漏电流显示出来，需要靠运维人员现场巡检时观察，并没有接入系统。如温湿度传感器，使用两路温湿度测量回路： 一路控制风机的启停，解决温升过高问题；另一路控制加热器启停，解决湿度过高问题，但运维人员很难通过温、湿度值判断开关柜运行状态。因此，建立统一的数据通信标准，基于IEC61850通信标准，定义统一、标准化的信息和信息交换模型，实现智能电子组件之间的互操作性和智能传感器监测数据的共享。这样可以使得运行状态监测系统具有良好的扩展性。统一不同厂家生产的监测传感器数据传类型及传输模式，更好的满足开关柜运行状态监测系统数据集成的需要。
4 结语
随着电网智能化的发展，设计和开发一种智能型高可靠性的开关柜具有重要的意义，本文
提出一种开关柜运行状态的智能化监测系统思想，便于用户尽早发现开关柜运行中存在的问题，确保其安全稳定运行，提高开关柜可靠性。作为一个系统，并不是各种传感器的简单集合，如何使各传感互相器配合，准确可靠的为监测系统提供决策依据，仍然需要进一步的讨论和研究。
参考文献
[1]王建新,李铁军,朱军,杜一锦.低压开关柜运行在线监测和诊断系统设计[J].电气工程学报,2021,16(04):189-195.
[2]吴小钊,冯英,兰剑,郑晓果,宋思齐,翟贺鹏.基于关联规则与变权重系数的高压开关柜状态综合评估[J].电工电气,2021(07):12-16+23.
壁炉火- 1 -
