变电站箱体进水凝露监测报警系统

  完成单位：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司

  主要完成人：李以然，尤敏，汤明，方扬，蒋威，施羽展，童佳明，吴邦

一、研发背景

浙江位于东部沿海发达地区，水分盐分较多，变电站内现有箱体由于其防潮设计、装配工艺、安装环境等多方面因素影响，箱体进水和凝露缺陷频发，可随时导致接触器继电器锈蚀、绝缘降低等异常，给电网安全稳定运行带来极大安全隐患。

为进一步加强变电设备箱体的管理，预防事故发生，保障电网安全、可靠运行，浙江公司将户外箱体的“三防”（防渗防潮防霉）整治工作纳入日常运维检修管理重点，紧紧围绕箱体防渗水设计、除凝防潮设计和电缆封堵三方面，有序推进户外箱体标准化整治工作。

随着变电站户外箱体标准化整治工作的开展，有力地提升了变电站箱体的本质安全水平，大大减轻了运维、检修人员的工作负担，但是仍然存在一些不足和局限：

（1）因极端降温、对流天气影响造成柜门打开或箱体渗水、进水、积水、受潮等情况，运行人员无法及时掌握相关信息，严重威胁电网设备运行安全；

（2）当前，治理消除箱体内部凝露主要通过安装在箱体内的防凝露温湿度控制器来实现，根据设定值手动或自动驱动加热装置消除凝露。温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置，通过测量温度和相对湿度自动检测箱体内是否产生凝露。由于湿度是温度的函数，温度的变化决定性地影响着湿度的测量结果。而箱体内温度和湿度均存在一定的梯度，导致测量存在误差。同时由于温湿度测量的原理和方法差异较大，各种测量方法之间难以直接校准和认定，大多只能用间接办法比对，要在所有温度范围内校准各点的测量结果十分困难。箱体内驱潮加热装置通过湿度控制器驱动，灵敏度较低，只有当箱内湿度达到接近饱和时才能启动，漏报率较高。

通过上述分析可知，当前的变电站箱体屏柜内部进水凝露问题治理方式存在一定的不足。因此，很有必要研究一种对于箱体屏柜内部进水凝露的新型监测报警系统：对于箱体、屏柜内部发生的渗水、进水、积水事件和即将发生的内部凝露等紧急事件，利用现有技术手段和技术创新，对其进行实时信号采集、监测和报警，有利于第一时间发现问题，避免上述不足。

二、发明团队介绍

三、成果(专利)简介

本成果已申请两项专利，其中实用新型专利1项（一种变电站设备箱体进水凝露监测报警装置（申请号：202020998514.1），已授权），发明专利1项（一种变电站箱体进水与凝露的监测系统（申请号：202011029699.6））

本成果是一套变电站箱体屏柜内部进水凝露监测报警系统，由进水凝露报警装置和云平台组成。进水凝露报警装置里的微控制单元处理器控制温湿度传感器采集温湿度数据，控制铺设于箱体底部的水浸传感器采集是否有进水情况，控制铺设于箱体壁部的水浸传感器采集是否有凝露情况。微控制单元处理器将采集到的数据通过4g通讯模块上传到云平台。工作人员可登录云平台，查看温湿度数据以及是否有凝露和进水情况，供分析参考使用。若温湿度超过设置的阈值，或有进水、凝露现象，显示数据为红色。若持续半小时以上未达到阈值范围内或仍有凝露、进水情况，则云平台会发送短信报警提示通知工作人员排查。消除因进水、凝露导致的接触器继电器锈蚀、绝缘降低等安全隐患。变电站箱体进水凝露监测报警系统本成果经系统检测、试验、组装、工程化后，产品可达到系统内大面积推广使用要求。本成果优势突出，可有效节约人力成本，为电力安全生产提供有力支持。避免了可能由于南方高温高湿度气候、极端天气频发、意外等导致设备受潮绝缘下降从而引发的电网设备故障甚至重大社会事件，保证了电力系统的安全稳定运行。进一步强化作业机器替代、强化设备状态管控、强化现场安全管控，有助于实现变电站设备状态智能感知，为建立坚强智能电网打下牢固基础。

四、成果（专利）转化情况介绍

为解决现阶段无法及时发现电力设备内部的凝露或进水且无法及时地向运行检修人员报警以安排处理的问题，变电站箱体进水凝露监测报警系统可实时监测箱体内部进水凝露的发生情况，通过无线通讯模块及时报警上传监控系统，提醒运行人员注意对箱体、屏柜内部发生的渗水、进水、积水事件以及既发的内部凝露等紧急事件进行实时处理。此项成果可在户内及地下变电站等进水凝露发生概率较高的柜体中推广应用，符合《浙江省住房和城乡建设厅关于提升城市配电设施防涝能力的若干意见》（浙建〔2022〕3号）工作要求。

国网浙江省电力有限公司双创中心、国网浙江省电力有限公司杭州供电公司与国网浙江新兴科技有限公司就“变电站箱体进水凝露监测报警系统”签订技术合作实施合同，合作实施期限3年，明确由国网浙江省电力有限公司双创中心、国网浙江省电力有限公司杭州供电公司负责成果研发提升，由国网浙江新兴科技有限公司负责该项成果的市场化推广运营，且国网浙江新兴科技有限公司有权单独使用或许可第三方制造、使用、许诺销售、销售该项科技成果，包括该项成果的专利、软件著作权或依照该技术直接获得的产品等。市场化运营所产生的收益三方进行分配。

五、经济效益与社会效益介绍

箱体进水凝露监测系统实现了由定期人工开箱检查到自动化7*24小时不间断实时监测的转变，保障了作业人员人身安全，极大地提高了工作效率。工作人员减少箱体检查时间，若推广使用，每年可为企业巨额的人工支出。系统提供数据支持，仅对频繁发生凝露进水的箱体进行治理，避免无差别治理，极大节约企业成本。

同时，箱体凝露进水监测系统能防患于未然，在凝露进水安全线之前就发出告警，提示故障处理，有效地避免发生因凝露进水造成的严重故障。巡查人员无需进入现场开箱检测，从根本上规避了意外发生的可能。

目前，浙江公司各单位正逐站制定具有针对性的运维管控措施和详细整治计划，大力开展变电站户外箱体标准化建设工作，全面消除涉及户外箱体本质安全的缺陷或隐患。      

按全省需要整治的变电站180座计算，在仅考虑户外端子箱和机构箱情况下，每座变电站需要安装进水凝露报警系统的箱体平均数量约为25个，每套设备的价格约为3600元，全省市场预期规模可达1500万以上。