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摘要：10kV开关柜在我国配电系统中是常见又非常重要的电气设备，其内部故障发生概率较小。一旦发生故障就会严重影响对负载的供电，通常恢复供电时间较长。绝缘损坏是导致开关设备发生故障的主要原因，绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一。本文设计的智能型站所终端（简称：智能型DTU）是以带电监测结果为依据，结合设备运行的状况和其他情况分析高压开关柜局部放电情况，实现对10kV高压开关柜局部放电的发现、诊断、测量、定位和告警，对开关柜的健康情况进行监测。将开关柜局部放电的诊断手段从“人员定期检修”模式引入到“设备状态监测”模式，降低供电成本并及时发现电力系统故障隐患，提高供电可靠性与安全性。
关键词：高压开关柜；局部放电；DTU
0绪论
10kV开关柜在我国配电系统中是常见又非常重要的电气设备，其内部故障发生概率较小。但是一旦发生故障就会严重影响对负载的供电，通常恢复供电时间较长。它的运行状况将会影响到整个电气系统的运行，其内部存在的接触不良、绝缘劣化等情况都会对配电安全造成恶劣影响，留下安全隐患。
绝缘损坏是导致开关设备经常发生故障的主要原因，常见的检测技术主要是针对绝缘性能的检查。这类检测方法有一定的效果，但是对开关柜内部的固有绝缘材料是有累积性伤害的。另外，进行检测的时候，需要开关柜断电，给电力系统带来一定的不便[1-3]。
绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一，在故障发生之前，一般情况下存在放电现象。这种放电的情况就是事故潜伏的表现，可以通过测定开关设备局部放电的强度和发展趋势，就能判断绝缘是否存在局部缺陷、介质老化的速度和目前的状况，而不需断电或伤害绝缘材料，不影响系统的稳定性。
所以，本文设计的智能型DTU通过对10kV高压开关柜局部放电现象的监测与测量，完成对开关柜设备状况的评估，工作效果是最佳、最有效的。实施局部放电在线监测可以早期发现开关设备绝缘损坏、及时干预，以防止破坏性放电造成的巨大损失。
1智能型DTU的技术要求
智能型DTU的技术要求：
1、电容耦合电极，作为局部放电和高压带电显示装置的传感器，每一面间隔柜有一组3个电容耦合电极，均已安装在10kV高压开关柜的各间隔柜中。
2、智能型DTU，作为局部放电在线监测装置，具有局部放电在线监测、保护与告警功能，至少支持8回路10kV配电线路的局部放电在线监测使用需求。
3、智能型DTU，作为10kV高压开关柜配套配电自动化保护装置，具有10kV配电自动化保护功能，至少支持8回路10kV配电线路的遥测、遥信和遥控等常规DTU用户使用需求。
4、智能型DTU支持10M/100M自适应以太网通信、无线通信。
智能型DTU对10kV高压开关柜某一面间隔柜局部放电在线监测的信号接入，具体如图1所示：
图1局部放电监测信号接入智能型DTU图
图1中智能型DTU与某一面间隔开关柜之间的直接电气连接，表示智能型DTU与该间隔柜间的遥测量、状态遥信量、遥控量等信号。
2智能型DTU的工作原理
智能型DTU的工作原理：
智能型DTU直接引用10kV高压开关每一面间隔柜的一组3个电容耦合电极组，监测该间隔柜因局部放电而产生的高频率电压骤降信号。每一面间隔柜局部放电的测量信号，通过带有屏蔽层的同轴电缆传输给智能型DTU。
智能型DTU经过信号放大、算法分析、数据运算等处理，得出该间隔柜局部放电的实时放电量与放电情况。局部放电量超过警戒值，智能型DTU立即完成此测量点局部放电异常现象的实时录波、数据的记录与存储等工作。同时，发出局部放电异常的就地报警信号，并通过智能型DTU的无线通信网络或光纤网络上报给配电自动化主站系统和调度人员。最后，由运维检修人员在现场完成故障排除、恢复报警工作。
智能型DTU对10kV高压开关柜某一面间隔柜局部放电在线监测的工作原理，具体如图2所示：
图2智能型DTU局部放电在线监测的工作原理图
3局部放电监测的工作机制
智能型DTU局部放电在线监测的工作机制：
1）若智能型DTU监测到某一面间隔柜的某一母线测量点（如：A相监测点）出现了因局部放电而产生的高频率的电压骤降现象、高频率的电压信号，并超过设置的局部放电量警戒值，智能型DTU启动局部放电故障诊断时间T的计时。
2）T计时时间到，智能型DTU通过逻辑运算、算法分析和数据处理等软件处理，确诊该测量点存在局部放电量异常事件。
3）智能型DTU启动对该测量点局部放电异常现象的实时录波、数据的记录、超过警戒值的数据存储等工作。
4）智能型DTU启动该测量点局部放电异常的就地报警功能，点亮智能型DTU的本地故障警示灯、启动警报蜂鸣器。
同时，智能型DTU通过无线通信网络或光纤网络，将开关柜发生局部放电异常的故障信息和数据上报给配电自动化主站系统。
5）调度人员通知运维检修人员，到现场进行该故障的确认与排除工作。
6）最后，检修人员完成故障排除工作后，人工现场解除或通知调度员远方遥控解除智能型DTU局部放电异常的报警信号。
4结论
本文设计的智能型DTU是以带电监测结果为依据，结合设备运行的状况和其他情况分析高压开关柜局部放电情况。并将开关柜局部放电的诊断手段从“人员定期检修”模式引入到“设备状态监测”模式，降低供电成本并及时发现电力系统故障隐患，提高供电可靠性与安全性。
本文设计的智能型DTU能够实现对10kV高压开关柜局部放电的发现、诊断、测量、定位和告警，对于开关柜的健康情况进行监测。可以避免电网重大设备事故的发生，保证开关柜的正常运行。有效的延长开关柜绝缘性的使用寿命、更少的维修保养、更少的运行成本，这对提高设备检修和维护效率有着至关重要的积极作用。
该方案已经完成在实验室全面的模拟测试工作，实验结果表明了其可行性。
参考文献：
[1]王炜．10kV开关柜局部放电检测技术研究与运用．通讯世界，2017，11（22）：276-277
[2]魏明涛．在线检测10kV开关柜局部放电方法研究．山东工业技术，2014，9（18）：186
[3]史意更．浅析10kV在变电站高压开关柜局部放电检测．低碳世界，2015，6（17）：60-61