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[摘 要]本文笔者介绍了配电设备智能监控的构架，分析了高压柜、变压器、低压柜的在线监测项目及功能，并预测了配电设备智能监控系统的发展前景。
[关键词]配电设备；智能监测；安全；高效
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0342-02
1.前言
随着现代化进程的推进，各行业对用电的要求及依赖性日益提高，安全、高效、绿色、智能用电已成为一种趋势。配电设备智能监控系统是综合利用互联网、数据采集器、通信和数据分析等软、硬件技术，借助无线GPRS、光纤网等多种外部通讯方式搭建一个可扩展、开放式的信息化管理平台。通过实时监测、分析设备运行状态和智能报警等保障用电安全，同时解决人工值守，加快变配电系统异常情况的反应速度，提高供配电系统运行安全性。结合大数据的分析、利用科学能效管理的方法，从负荷管理、峰平谷管理、设备运行状态、设备监测与报警、生产过程优化、技术改进、报警管理等各方面提供科学的决策依据，实现配电网可观、可控，提高电网供电可靠性、电能质量和服务水平。
2.配电设备智能监控系统架构
配电设备智能监控系统架构一般分为四层，即设备层、采集层、传输层及展示层。
设备层通常指安装在配电设备上用于记录供电参数、电能质量、控制的智能仪表、开关等，如智能多功能仪表、智能开关、智能温度控制器、智能油位计、智能压力表等。采集层通常指通过采集器收集设备层数据，并转换成智能软件可以识别的信息，通过GPRS或光纤传输到智能软件系统，然后经过智能软件系统进行数据汇总、分析，最后通过微信平台或APP将配电设备的重要运行参数、能耗情况等进行直观展示，便于安全可靠用电、节能降耗、设备管理维护等（图1）。
3.配电设备监控设备层
配电设备监控系统的设备层依据供电架构一般可分为3个模块：高压柜模块、变压器模块、低压柜模块。
3.1 高压柜模块
考虑到用电安全、可靠性，結合不同的高压配电方案及常见故障统计分析，高压柜模块设备监控项目大致可包括SF6气体压力、局部放电监测、断路器和负荷开关的状态、高压熔断器状态、继保状态、电缆头测温等。所有选择的智能元器件及开关均具有远程通讯功能。SF6气体压力监测部分含报警和远传功能，如发现漏气的情况，即刻报警处理，并可通过手机短信或邮件方式立即通知厂家去维修，避免绝缘气体缺失而导致电力事故；局部放电监测对象主要为高压真空环网柜，当其内部放生局部放电时，过程中会产生高频脉冲电流信号，可以通过传感器传输到局部放电测试设备中，及时发现产品内部放电情况，为及时发现设备隐患提供依据；断路器和负荷开关的状态具备远传功能，可精确定位到具体开关，设备管理人员远程查看开关的分合闸情况，为故障点的定位分析判断提供帮助；高压熔断器状态监控，可通过监测其撞击器撞针状态是否有弹出，通过继电器将弹出信号传输到后台系统，如撞针弹出，可通过手机短信或邮件方式立即通知厂家去更换熔断器，缩短停电时间，将因停电造成的经济损失降到最低；高压柜继保装置具有自我故障监测功能并可发出报警功能，同时将其保护动作跳闸或报警上传到后台分析继保跳闸的原因；电缆头测温部分可通过增加多点测温装置，防止温度过高导致电缆的烧坏。
3.2 变压器模块
变压器模块一般分为能耗监测、温度监测、油位及压力监测、局部放电监测、负载率、噪音监测等。其中能耗监测、温度监测、局部放电监测、噪音监测适用于干式变压器；温度监测、油位及压力监测适用于油浸式变压器。
各种监测用的智能元器件均具有远程通讯功能。其中，能耗监测可实时将变压器的能耗情况直观展示出来，为用户合理用能、节能提供数据支撑；温度是变压器绝缘老化的关键因素之一，是决定其安全运行的重要因素。温度监测可实时反映变压器绕组运行过程中的温度，并可设置高温报警、超高温跳闸，如变压器配置风冷装置，可实现用温度控制风冷装置启停的功能；局部放电监测适用于配电干式变压器，主要原因是干式变压器一般为固体绝缘结构，局部放电是微观参量，如变压器固体绝缘内部存在缺陷，第一时间会以局部放电的形式反映出来，而且随着时间的推移，放电量会逐步增大，直致绝缘击穿。因此局部放电是考核干式变压器质量及可靠性水平的至关重要因素之一，监测干式变压器局部放电意义重大。油位及压力监测主要对象为油浸式变压器。设备采集器可读取油位计中变压器油的位置并传输到后台系统，同时可实现低油位报警，设备管理人员可实时了解到产品的油位及压力情况，可降低因油位不足而导致的产品故障率，做到安全、可靠用电。随着人们生活水平的不断提高，对噪音污染的敏感程度也在逐步加强，居民区的配电变压器噪音高的投诉也在逐步增多。鉴于此，噪音在线监测设备可实时监测变压器的噪音水平，如产品出现噪音超标时可第一时间发现，及时处理。
3.3 低压柜模块
低压柜模块主要包括主断路器状态监测、功率因数监测、负荷率监测、关键点温度监测等。智能断路器具有通讯功能，例如接地保护、短路保护、长延时、短延时保护、触头磨损计量、操作次数、电流不平衡、负载监控等，并可将相关数据上传到后台系统，便于第一时间远程查看设备故障原因，精确定位故障点，方便及时、高效的处理故障。功率因数监测是指通过配置智能仪表或利用电路中具有远传功能的补偿控制器，读取功率，谐波等相关的数据，可将数据传输到后台系统，并具有功率因素不合格报警功能，及时防止功率因素过低导致能耗增加或经济处罚；负荷率监测指通过配置智能仪表或利用电路中具有远传功能的电流、电压表采集电流电压数据，结合配变压器的相关参数，监控软件可智能判断负荷是否超标，并及时发送报警信号，保证安全、高效用电。在低压柜中安装关键点的测温装置，防止温度过高导致元器件的烧坏。
4、采集层、传输层 采集层通常指通过数据采集器采集配电系统设备层数据及运行状态信息，并转换成智能软件可以识别的信息，通过GPRS、WIFI或光纤传输到智能软件系统。目前，数据采集器的技术已趋于成熟，并被广泛应用在各行各业，不同厂家的各种数据采集器基本上均具有数据加密、接口自由扩展、断电续传等功能，并具有有线（即光纤）、WIFI、GPRS三种传输方式，可以满足供电数据安全、高效、方便的采集及传输要求。
5、展示层
展示层一般是由软件结合显示设备实现，将高压柜模块、变压器模块、低压柜模块的相关数据分类分析处理后，可直接传输到监控后台，或通过微信、APP等形式向相关人员展示安全用电数据、能耗数据、设备运行状态、设备故障报警等信息，并可通过界面简单操作实现对重要设备的遥控功能，便于遥测、遥信、遥控配电设备，并可及时发现预警信息，避免用户因设备故障而造成的经济损失。
6、配电设备智能监控发展前景
智能配电网建设是根据我国能源分布与负荷消费地域分布特点，适应我国当前和未来社会发展所采取的电网发展方式，对各类能源能够实现能源资源的大范围、高效率配置。我国智能电网的建设已经上升至国家战略层面的高度。国家电网、南方电网投资建设智能配电网系统的力度逐年增大，旨在打造一个灵活可靠、可观可控、开放兼容、经济适用的绿色智能配电网。对于企业用户，配电设备智能监控系统可以满足安全、可靠、高效、经济的用电需求。智能配电网的关键在于配电设备的智能监控。因此，配电设备智能监控系统已成为一种趋势，在电网公司、企业用户的应用前景均被看好。
7、结束语
配电设备智能监控系统为用户提供设备运行状况及能耗的远程监测手段，实现用户现场监测程序的网络化，远程化，可视化，同时降低用户配电设备的维护成本，对设备运行状况实现实时在线监测、预警，减少事故发生或事故的扩大化，增加了配电系统的安全性、可靠性。随着智能化进程的推进，智能配电网的逐步发展，配电设备智能监控系统将会得到广泛应用。
参考文献
[1] DL/T 1430-2015 变电设备在线监测系统技术导则.
[2] DL/T 1498.1-2016 变电设备在线监测装置技術规范 第1部分：通则.
作者简介
刘长英（1983-），男，陕西咸阳人，海鸿电气有限公司，机电工程师，主要从事立体卷铁心干式变压器产品技术研究工作。
[关键词]配电设备；智能监测；安全；高效
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0342-02
1.前言
随着现代化进程的推进，各行业对用电的要求及依赖性日益提高，安全、高效、绿色、智能用电已成为一种趋势。配电设备智能监控系统是综合利用互联网、数据采集器、通信和数据分析等软、硬件技术，借助无线GPRS、光纤网等多种外部通讯方式搭建一个可扩展、开放式的信息化管理平台。通过实时监测、分析设备运行状态和智能报警等保障用电安全，同时解决人工值守，加快变配电系统异常情况的反应速度，提高供配电系统运行安全性。结合大数据的分析、利用科学能效管理的方法，从负荷管理、峰平谷管理、设备运行状态、设备监测与报警、生产过程优化、技术改进、报警管理等各方面提供科学的决策依据，实现配电网可观、可控，提高电网供电可靠性、电能质量和服务水平。
2.配电设备智能监控系统架构
配电设备智能监控系统架构一般分为四层，即设备层、采集层、传输层及展示层。
设备层通常指安装在配电设备上用于记录供电参数、电能质量、控制的智能仪表、开关等，如智能多功能仪表、智能开关、智能温度控制器、智能油位计、智能压力表等。采集层通常指通过采集器收集设备层数据，并转换成智能软件可以识别的信息，通过GPRS或光纤传输到智能软件系统，然后经过智能软件系统进行数据汇总、分析，最后通过微信平台或APP将配电设备的重要运行参数、能耗情况等进行直观展示，便于安全可靠用电、节能降耗、设备管理维护等（图1）。
3.配电设备监控设备层
配电设备监控系统的设备层依据供电架构一般可分为3个模块：高压柜模块、变压器模块、低压柜模块。
3.1 高压柜模块
考虑到用电安全、可靠性，結合不同的高压配电方案及常见故障统计分析，高压柜模块设备监控项目大致可包括SF6气体压力、局部放电监测、断路器和负荷开关的状态、高压熔断器状态、继保状态、电缆头测温等。所有选择的智能元器件及开关均具有远程通讯功能。SF6气体压力监测部分含报警和远传功能，如发现漏气的情况，即刻报警处理，并可通过手机短信或邮件方式立即通知厂家去维修，避免绝缘气体缺失而导致电力事故；局部放电监测对象主要为高压真空环网柜，当其内部放生局部放电时，过程中会产生高频脉冲电流信号，可以通过传感器传输到局部放电测试设备中，及时发现产品内部放电情况，为及时发现设备隐患提供依据；断路器和负荷开关的状态具备远传功能，可精确定位到具体开关，设备管理人员远程查看开关的分合闸情况，为故障点的定位分析判断提供帮助；高压熔断器状态监控，可通过监测其撞击器撞针状态是否有弹出，通过继电器将弹出信号传输到后台系统，如撞针弹出，可通过手机短信或邮件方式立即通知厂家去更换熔断器，缩短停电时间，将因停电造成的经济损失降到最低；高压柜继保装置具有自我故障监测功能并可发出报警功能，同时将其保护动作跳闸或报警上传到后台分析继保跳闸的原因；电缆头测温部分可通过增加多点测温装置，防止温度过高导致电缆的烧坏。
3.2 变压器模块
变压器模块一般分为能耗监测、温度监测、油位及压力监测、局部放电监测、负载率、噪音监测等。其中能耗监测、温度监测、局部放电监测、噪音监测适用于干式变压器；温度监测、油位及压力监测适用于油浸式变压器。
各种监测用的智能元器件均具有远程通讯功能。其中，能耗监测可实时将变压器的能耗情况直观展示出来，为用户合理用能、节能提供数据支撑；温度是变压器绝缘老化的关键因素之一，是决定其安全运行的重要因素。温度监测可实时反映变压器绕组运行过程中的温度，并可设置高温报警、超高温跳闸，如变压器配置风冷装置，可实现用温度控制风冷装置启停的功能；局部放电监测适用于配电干式变压器，主要原因是干式变压器一般为固体绝缘结构，局部放电是微观参量，如变压器固体绝缘内部存在缺陷，第一时间会以局部放电的形式反映出来，而且随着时间的推移，放电量会逐步增大，直致绝缘击穿。因此局部放电是考核干式变压器质量及可靠性水平的至关重要因素之一，监测干式变压器局部放电意义重大。油位及压力监测主要对象为油浸式变压器。设备采集器可读取油位计中变压器油的位置并传输到后台系统，同时可实现低油位报警，设备管理人员可实时了解到产品的油位及压力情况，可降低因油位不足而导致的产品故障率，做到安全、可靠用电。随着人们生活水平的不断提高，对噪音污染的敏感程度也在逐步加强，居民区的配电变压器噪音高的投诉也在逐步增多。鉴于此，噪音在线监测设备可实时监测变压器的噪音水平，如产品出现噪音超标时可第一时间发现，及时处理。
3.3 低压柜模块
低压柜模块主要包括主断路器状态监测、功率因数监测、负荷率监测、关键点温度监测等。智能断路器具有通讯功能，例如接地保护、短路保护、长延时、短延时保护、触头磨损计量、操作次数、电流不平衡、负载监控等，并可将相关数据上传到后台系统，便于第一时间远程查看设备故障原因，精确定位故障点，方便及时、高效的处理故障。功率因数监测是指通过配置智能仪表或利用电路中具有远传功能的补偿控制器，读取功率，谐波等相关的数据，可将数据传输到后台系统，并具有功率因素不合格报警功能，及时防止功率因素过低导致能耗增加或经济处罚；负荷率监测指通过配置智能仪表或利用电路中具有远传功能的电流、电压表采集电流电压数据，结合配变压器的相关参数，监控软件可智能判断负荷是否超标，并及时发送报警信号，保证安全、高效用电。在低压柜中安装关键点的测温装置，防止温度过高导致元器件的烧坏。
4、采集层、传输层 采集层通常指通过数据采集器采集配电系统设备层数据及运行状态信息，并转换成智能软件可以识别的信息，通过GPRS、WIFI或光纤传输到智能软件系统。目前，数据采集器的技术已趋于成熟，并被广泛应用在各行各业，不同厂家的各种数据采集器基本上均具有数据加密、接口自由扩展、断电续传等功能，并具有有线（即光纤）、WIFI、GPRS三种传输方式，可以满足供电数据安全、高效、方便的采集及传输要求。
5、展示层
展示层一般是由软件结合显示设备实现，将高压柜模块、变压器模块、低压柜模块的相关数据分类分析处理后，可直接传输到监控后台，或通过微信、APP等形式向相关人员展示安全用电数据、能耗数据、设备运行状态、设备故障报警等信息，并可通过界面简单操作实现对重要设备的遥控功能，便于遥测、遥信、遥控配电设备，并可及时发现预警信息，避免用户因设备故障而造成的经济损失。
6、配电设备智能监控发展前景
智能配电网建设是根据我国能源分布与负荷消费地域分布特点，适应我国当前和未来社会发展所采取的电网发展方式，对各类能源能够实现能源资源的大范围、高效率配置。我国智能电网的建设已经上升至国家战略层面的高度。国家电网、南方电网投资建设智能配电网系统的力度逐年增大，旨在打造一个灵活可靠、可观可控、开放兼容、经济适用的绿色智能配电网。对于企业用户，配电设备智能监控系统可以满足安全、可靠、高效、经济的用电需求。智能配电网的关键在于配电设备的智能监控。因此，配电设备智能监控系统已成为一种趋势，在电网公司、企业用户的应用前景均被看好。
7、结束语
配电设备智能监控系统为用户提供设备运行状况及能耗的远程监测手段，实现用户现场监测程序的网络化，远程化，可视化，同时降低用户配电设备的维护成本，对设备运行状况实现实时在线监测、预警，减少事故发生或事故的扩大化，增加了配电系统的安全性、可靠性。随着智能化进程的推进，智能配电网的逐步发展，配电设备智能监控系统将会得到广泛应用。
参考文献
[1] DL/T 1430-2015 变电设备在线监测系统技术导则.
[2] DL/T 1498.1-2016 变电设备在线监测装置技術规范 第1部分：通则.
作者简介
刘长英（1983-），男，陕西咸阳人，海鸿电气有限公司，机电工程师，主要从事立体卷铁心干式变压器产品技术研究工作。