高壓開關柜設備狀態的智能監測及診斷技術研究

摘要：本文首先介紹了高壓開關柜設備智能監測系統的軟硬件設計，明確了系統內部的多方面功能。其次，將診斷技術應用于智能監測系統，對關鍵狀態、遠程通信、設備狀態與高壓開關柜器件進行有針對性的診斷，并明確了診斷結果。最后，提出了三項優化設備智能監測系統診斷結果的有效措施，全面提升智能監測診斷效果，以保障高壓開關柜設備應用狀態的可持續性。

關鍵詞：診斷技術；智能監測；設備狀態；高壓開關柜

在當前的城市配電網中，高壓開關柜是配電網的主要基礎設施，對城市配電網的穩定運行起著重要作用。高壓開關柜設備在正式運行時，其運行態勢極易受到多重要素影響，要科學架構起智能監測系統，并對影響設備內部狀態的問題進行診斷監測，切實改善高壓開關柜在配電網絡中的運用效果。

一、壓開關柜設備智能監測系統綜合設計

（一）軟件設計

在當前的高壓開關柜設備智能監測系統中，監測控制軟件是系統管理的核心，負責數據處理、過程協調控制和網絡組態等功能。監測控制軟件中包含多個核心模塊，如狀態評估、任務組態、數據處理、試驗過程、網絡登錄和輔助功能等。從模塊內部的實際構成來看，網絡登錄模塊在設備監測系統中扮演著重要的角色。它存儲了試驗人員和管理人員的信息，并為登錄人員設置權限，以確保設備監測系統內部數據信息的安全性。試驗過程模塊用于數據分析、參數記錄和操作控制等功能，并帶有擴展預留、操作控制、通信與界面等功能。數據處理模塊具有數據上傳、數據檢索和數據查詢等功能，執行該類功能的操作包括數據保存、手動輸入、數據下載和自動采集等。任務組態模塊主要進行單元與信號的檢測，并將信號分類儲存。狀態評估模塊會對設備試驗監測狀態和設備內部功能性能進行持續性評估。輔助功能模塊用于規程查詢和報告打印，使高壓開關柜設備的智能監測工作更加完整。

（二）硬件設計

在進行高壓開關柜設備智能監測系統的硬件研究時，發現操作人員將該項監測系統劃分成了3個層級，即數據采集層、數據處理層與應用層，需要對各個層級的硬件進行針對性控制。具體來看，當前智能監測系統的前端監測單元多帶有供電單元、儲存單元、通信單元、信號模擬單元、中央處理器、A/D轉換單元和數據處理單元等。在設計廣域無線網與局域無線網時，要利用服務器來搭建協調客戶終端、服務器與監測前端。要合理處理和放大傳感器內部的模擬信號，對A/D轉換中的信號開展數字化規范，選擇的電路應具備低功耗和超低噪音特性[1]。當前的通信單元需要無線連接前端監測設備和現場PC終端，以合理支持存在無線標準的信道，科學控制最遠通信距離和最高通信速率，其數值應分別達到約400m和150Mb/s。在進行實際設計時，供電單元需要將交流電源作為備用電源、電池作為主電源，并保持機內電池的連續使用時間約為8小時，并根據電池性能選擇鋰電池。同時，應用A/D轉換單元時，需要通過對硬件規格的持續性控制來適應不同速度，以滿足信號處理的精度要求。為了提高智能監測系統的運行速度，需要合理配置高速儲存器，并利用SD卡儲存器來提供外部支持。

二、診斷技術在高壓開關柜設備智能監測系統中的實際運用

（一）關鍵狀態診斷

1.在診斷關鍵狀態信息前，要及時監測高壓開關柜設備的運行態勢，檢測是否存在誤動、拒動。當診斷高壓開關柜內部設備故障時，要對設備運行中的數據指標進行多方面檢測。當設備內部的傳動系統、操動機構產生機械類故障時，會導致高壓開關柜內部設備部件產生位移、變形，從而引起機構卡澀現象，進而導致拒動問題。電氣控制內的線路端子松動或輔助性回路的二次接線接觸不良，都會導致設備誤動，對高壓開關柜的運行態勢產生負面影響。

2.在監測診斷高壓開關柜的內部故障時，若設備發生關合故障或斷開故障，要及時確定引發該類故障的具體原因。若因斷路器內部故障而導致設備形成關合、斷開故障，可以利用智能監測系統對斷路器的本體進行科學監測，全面分析其數據信息的變化，再根據信息數據的變化范圍來確認引發故障的具體原因。

3.當進行高壓開關柜內部設備的運行狀態監測時，如果發現設備內部出現載流故障，要先觀察設備運行時的電壓值，然后分析引發故障的原因。例如，當電壓等級為72—12kV時，引發載流故障的主要原因是開關柜中的隔離插頭存在接觸不良問題，導致隔離觸頭出現燒融現象[2]。

4.在高壓開關柜各項設備運行期間，若遭遇外力撞擊，要對異物撞擊現象進行合理監測與診斷。需要及時關注當前設備運行數據與之前的運行標準數據的差異，然后適當探究差異性數據的變化幅度，找出引發數據變化的具體原因，并對這類故障進行有針對性的診斷。

（二）遠程通信診斷

一方面，在進行高壓開關柜設備的智能監測診斷時，可實時發現設備內部存在的安全隱患。要使電能傳輸變得更可靠，需合理控制設備運行中的局部放電問題，并對系統的運行狀態進行科學監管。要利用大數據技術來監測和整理設備系統中的數據信息，并通過對這些信息的分析和整合，及時了解設備的發展狀態，精準計算出高壓開關柜內部的放電隱患。在通信組網過程中，要對放電監測信息進行合理調查，遠程控制各類設備的運行態勢，從而提高監測診斷的整體效率，改善設備的監測狀態，并對遠程通信的運行態勢進行科學控制。采取遠程通信組網診斷時，要根據局部監測進行合理定位，安裝通信組網，減少故障診斷對設備運行的影響[3]。

另一方面，在借助遠程通信組網來診斷高壓開關柜設備元件時，需要對智能監測系統進行適當優化，并與大數據技術進行緊密融合，以提高設備信息的監測水平和監測能力。在觀察高壓開關柜中的機械振動情況、斷路器觸頭與合閘線圈回路等運行狀態時，要增加對這些部位的監測診斷次數，利用增加的診斷頻率及時解決元件內部故障。借助大數據技術，相關部門還需科學分析不同設備的具體運行態勢，明確設備的安裝和使用位置，對設備的運行狀態進行針對性控制，切實解決設備運行中的故障問題。此外，針對不同類型的工作模式，要適當探究設備中觸頭累積磨損量和斷路器的磨損程度，及時掌控開關柜設備的應用壽命，并根據設備的磨損程度更換零部件，以提升開關柜開關運行的閉合性能，從而提高設備運行的監測診斷效果。

（三）設備狀態診斷

為了更好地診斷監測設備的運行狀態，操作人員需要借助設備監測系統實時了解設備內部的各項部件與軟硬件。由于設備狀態診斷涉及的內容較多，且診斷結果極易受到外部環境要素的影響，操作人員需要明確設備狀態監測診斷的難度，并精準查找出設備內部存在的各項問題。

開展局部放電監測診斷模式，既能提升設備監測的整體質量，又能減少操作人員的工作量，并有效控制維修維護成本。當前開關柜設備中的各項性能指標都在快速變化中，這種變化幅度對設備運行狀態影響較大。因此，在監測診斷工作中，要及時發現各項性能指標的使用狀態，確保其符合應用標準。

操作人員應定期維護檢修高壓開關柜，隨時關注內部設備的實際運行情況，使診斷監測數據更加精準。設備應用與維修過程中存在多項干擾要素，若想真正改善診斷結果，需要對設備內部更多的數據進行精準處理。在引進大數據技術后，可科學控制開關柜設備的使用狀態，適時提升維修維護水平，增強設備監測診斷能力。

良好的診斷技術可以合理判斷設備運行過程中的各種問題。操作人員需要針對性地監測設備運行過程，及時了解并記錄設備運行變化后的信息指標，并對信息變化的幅度進行適當規范，改善設備運行過程中可能存在的實際問題，加強設備整體運行效果。

在進行設備狀態的監測診斷時，需要合理關注設備運行的各項細節，明確設備內部各項組件的運行順序，并持續控制該順序。這樣才能真正保障設備的運行態勢，診斷并監測出內部存在的實際問題，并加大設備運行的控制力度。

（四）高壓開關柜器件診斷

在診斷監測開關柜的內部器件時，要對影響各類器件的主要因素進行科學分析，并確認設備運行溫度對內部器件的持續性影響。在關注設備運行溫度的過程中，要利用監測診斷技術適當考量斷路器的觸頭溫度與母線連接的溫度，對該類溫度的變化狀態進行科學控制。可以使用石英傳感器設備來測試母線連接位置的溫度，以提高溫度測試的準確性[4]。利用大數據技術，操作人員可以根據溫度信息變化來分析設備內部的安全隱患，并及時發現設備系統中存在的電磁干擾。在完成對引發該類問題的原因進行診斷后，針對性地解決電磁干擾問題，從而使設備運行更加穩定。隨著高壓開關柜運行時間的增加，設備系統中的絕緣材料也會發生老化情況。當材料發生老化問題后，部分軟件連接將產生問題，增加各個線路接觸不良的概率，降低設備運行的穩定性和可靠性。利用智能監測平臺中的診斷手段確認設備內部線路出現老化現象后，要及時更換該類線路，同時在線路更換前適當了解此前線路內部存有的基礎性能，根據該性能來選擇新線路，使該類線路的應用狀態更為科學。在完成設備內部各項器件的質量監測后，應利用系統中的數據信息庫合理記錄和儲存該類信息數據，對數據信息的變化狀態進行科學檢查，確保各項器件的使用質量都處在較佳水平，提升高壓開關柜設備的應用效果，實現項目質量監測診斷的對應目標。

（五）確認診斷結果

在關注高壓開關柜設備智能監測系統的診斷結果時，要適時觀察傳感器的運行狀態，即在該類器械運行態勢較佳的情況下，其獲取的監測診斷結果將變得較為準確。比如，若想確認高壓開關柜設備的供電可靠性，操作人員在進行智能監測時要適時確認多項可靠性指標，并合理控制該項數值結果。當前影響供電可靠性的指標包括設備可用率、強迫停運率、非計劃停運率與計劃停運率等。操作人員在監測設備狀態的運行過程與各項問題的診斷時，可發現設備可用率幾乎達到99%，且非計劃停運率與強迫停運率幾乎為0，計劃停運率多處在20%左右。這表明當前高壓開關柜設備在使用過程中，其內部的各項指標數據都處于理想狀態下，各類數據信息的運行過程也都具有一定的計劃性。這增強了設備運行的穩定性，確保了高壓開關柜的整體使用質量。

相關部門在完成高壓開關柜設備監測系統的智能診斷后，還要及時檢修系統內部的供電設備，定期維護開關柜設備。需要對設備中的性能指標進行合理監測，不斷縮減設備運行中的缺陷。此外，在日常工作中，相關部門還要合理避開居民的用電高峰期，并在該時間段科學安排停電檢修，合理執行供電設備的操作計劃，以確保高壓開關柜設備監測診斷的應用效果。

三、優化高壓開關柜設備智能監測系統診斷結果的有效措施

（一）定期檢修監測設備

為提升高壓開關柜設備智能監測系統的診斷效果，確保結果的準確性，需要定期檢修監測診斷設備。操作人員應隨時關注監測設備系統內部的軟硬件，全面觀察各項軟硬件的使用狀態，并定期更新系統軟硬件，以保持系統中的各項處理技術處于頂尖水平，提高智能監測診斷效果。高壓開關柜中的各項設備在實際運行時，影響設備運行質量的要素較多。若要進行針對性規范，需要合理利用監測診斷設備，將改變運行效果的要素信息放置到診斷設備中，以增強診斷監測的準確性。在操作該項動作的過程中，要確保監測診斷設備的整體質量，因此定期開展設備檢修非常必要。同時，在監測設備檢修的過程中，要合理觀察檢修方法，將當前較為先進的檢修手段運用到監測設備中，以重新恢復設備內部更多基礎性能，改善設備在之后的診斷監測效果[5]。

（二）更新診斷技術

隨著大數據技術的持續發展，診斷技術也要進行適當更新。在高壓開關柜內部設備數量逐漸增多的情況下，影響設備運行效果的要素也逐漸增多，部分安全性隱患較為隱蔽，若不采用較為先進的診斷技術，較難觀察出設備運行問題。操作人員應在監測設備內部安裝較為先進的傳感器，對設備運行過程中的各項數據信息進行合理傳輸。再借助傳感器對數據進行全面分析，準確找出設備運行時的各項問題，并科學規范化處理問題位置，真正提升設備監測診斷效果。操作人員還應定期更新設備軟件，合理存儲最新的設備運行信息。并利用相關軟件持續分析，有效改善設備運行狀態，提升監測診斷效果。隨著診斷技術的持續更新，高壓開關柜設備的運行數據將變得更加精準，從而促進區域供電整體質量的提高。

（三）完善人員綜合素質

高壓開關柜設備監測系統在應用診斷技術時帶有極強的自動化特征。若想持續保持該類特點，就要選擇合適的操作人員，對診斷監測等更多行為進行合理控制。在開展設備監測診斷時，供電企業要合理選拔優秀的操作人員，科學控制監測系統的各項操作，嚴格把握操作中的更多細節，以提升設備監測的準確性。同時，企業管理層還要定期開展技能教育培訓，將設備監測程序與診斷技術納入教育培訓中，使更多操作人員明確監測診斷技巧，并將合適的診斷方式運用到診斷監測工作中。在大數據技術持續進步的當下，還要將大數據技術納入技能教育培訓中，通過合適的培訓形式讓操作人員接收到先進的信息技術，提升大數據技術的運用水平，從而提高設備監測診斷的整體質量。相關部門應利用人員操作能力來規范高壓開關柜設備監測診斷狀態，使設備運行變得更加科學。

四、結束語

綜上所述，規范高壓開關柜設備運行狀態的過程中，應利用合適的智能監測系統來控制各項細節，并密切關注設備診斷結果。相關部門應定期更新診斷技術和檢測監測系統設備，并適當完善人員綜合素質，全面提升智能監測系統運行的準確性，以確保高壓開關柜在配電網絡中的使用狀態，增進區域供電的安全性。

作者單位：張峰 山東濟寧圣地電業集團有限公司金鄉金地電力安裝分公司

參" 考" 文" 獻

[1]萬四維，廖肇毅，何俊達.基于深度學習的高壓開關柜負荷數據智能挖掘系統設計[J].電子設計工程，2022，30（24）：157-161.

[2]肖忠杰.智能化開關柜的應用及質量控制措施——以某發電廠為例[J].光源與照明，2022，No.163（01）：167-169.

[3]李振璽.智能高壓開關柜的監控保護單元分析[J].集成電路應用，2021，38（10）：242-243.

[4]張鑫，牟龍華，徐志宇.基于電力物聯網的高壓開關柜狀態監測系統設計[J].實驗室研究與探索，2021，40（06）：74-80.

[5]陳模盛，李敬兆.基于LPWAN多源信息融合的高壓開關柜智能監測與故障診斷系統[J].智慧電力，2020，48（08）：98-103+122.