摘要：近年来，经济迅速发展，箱式变电站（简称箱变）长期工作在高电压、大电流、强磁场环境中，其电气部件易出现电气或机械方面的故障，故障的发生将直接影响电网的安全及效益。其故障主要分为渐发性和突发性两种，突发性故障无法通过监控进行预测，而渐发性故障是有规律可循的。绝缘老化、元件腐蚀、设备运行温度过高、环境条件恶劣是引发渐发性故障的主要原因，在所有故障中占有很高的比例。因此对箱变的工作状态及温度、湿度等环境参数进行实时监测具有重要意义。箱式变电站起源于20世纪60年代的欧美，最初的欧式箱变是将高压柜、变压器、低压柜通过一定结构组装到一个箱体内，不具备电力计量、无功补偿及运行状态监测的功能。20世纪80年代起，随着配电网络的发展和传感技术、微电子技术、通信技术的应用，箱式变电站在运行状态检测方面进入了快车道，在欧美的带动下，各国开始对智能箱式变电站进行研究。90年代中期，箱变经历了引进、推广和改进三个阶段，并陆续生产出符合我国应用条件的箱式变电站，具备了无功补偿，电力计量及运行状态监测等功能。箱式变电站智能化成为当前的发展趋势。本文针对箱式变电站智能化过程中抗干扰、测量精度和布线等问题，设计了一种基于无线通信技术的箱式变电站智能管家系统，可检测箱式变电站运行状态及内部的环境参数，并通过变电站内部信息的无线传输和远程无线通信，实现箱式变电站状态的远程智能监控。论文的设计为箱式变电站智能化提供了解决方案，对电网智能化起到了丰富和促进作用。
关键词：紧凑型箱式变电站；智能化；实现
引言
箱式变电站分为美式与欧式。组合式变电站将变压器等元件放在变电器油箱内，用变压器作为相间的绝缘介质，元器件体积得到缩小，箱式安装有仪器仪表，如压力释放阀等监测装置。欧式箱式变电站是将高压开关设备与低压配电装置布置不同隔室内，通常箱式变电站高压侧额定电压3.6kV-40.5kV，我国箱式变电站统称为高低压预装式箱式变电站，随着智能电网建设加快，传统变配电产品不能满足电网建设需求，智能化变电站成为市场青睐的产品。
1箱式变电站智能化分析
1.1箱式变电站的故障检测和维修
在不是有效的接地系统的线路中，能够对于选线产生较大影响的就是运行变量和其他一些参数，不同的运行变量和参数可能会造成不同的误差精度。因此，可以运用消弧线圈作为接地系统来消除这一问题，利用FTU捕捉零序电压和电流可以精确的定位所发生故障点的具体位置，然后将此数据记录并且上传到计算机上，运行维修人员就能够及时的发现并且进行隔离、维修工作，以防止电力安全事故的发生。这些功能是传统的变电站所不具备的功能，也是箱式变电站智能化的体现之一。
1.2箱式变电站GPRS无线通信系统
无线通信在现在的各个领域运用都非常广泛，因为具有覆盖面广、容易进行维修、收费制度明确等优点。另外GPRS作为一种通信工具而言，其信息传输的速度极快，可以满足箱式变电站对于距离遥远的要求，是箱式变电站系统很多通信问题的最好解决方案。
1.3箱式变电站电能质量检测和分析功能
箱式变电站作为一种电路配送设备，其目的是配电和送电，因此就必须要保证所送出的电能质量。而在电能检测方面，最常用的三个参数就是三项不平衡率、谐波大小以及电压的合格率等等，这些参数的检测都可以利用箱式变电站的智能化设备来实现，除此之外，电压的突然波动，和电压不稳定，电压过低等问题的发生，也可以利用箱式变电站的智能化设备来分析，从而提出最佳的解决方案。
2箱式变电站结构设计
箱式变电站结构分为品字型与目字型排列，其外壳材质分为金属与非金属，设计选用GRC玻璃纤维增加工非金属外壳，具有耐腐蚀性强，使用年期长等优点。欧式箱式变电站结构分为变压器室，高低压室，主要由底座，隔板门等部分组成，底座与顶盖骨架由角钢焊接成。金属材料外壳通常有普通钢板等，金属外壳采用槽钢结构，壳体采用GG型双面钢板，钢板中间填充隔热材料，减少太阳辐射对变电站内温度影响。很多高档别墅区等在金属外壳外部装饰木板，使其与周围环境高度协调，顶盖通常为斜面设计，顶盖下四周设计百叶型通风孔，达到散热目的。废金属外壳采用新型复合材料，GRC复合材料是70年代发明的材料，用玻璃纤维为增强材料，采用喷射工艺加工制造。具有强度高，耐腐蚀等优点，新型复合材料制造非金属外壳具有壳体兼顾，抗暴晒，隔热性能好等优点。材料具有使用寿命长，经济美观等优点。在不同环境中通过不同形状瓷砖品走出不同图案。
3系统组成部分设计
智能箱式变电站管家系统可以随时将箱变的运行情况（如电压、电流、开关位置、功率、箱体内环境等参数）通过无线方式发送给远方的监控中心。箱变内部安装电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等来采集监测系统所需数据。电压和电流传感器用于采集各电力部件的电压、电流，监测到的实时参数可以判断箱变内主要电力设备是否正常运行、电能质量是否达到指标。温度和湿度传感器采集各部件以及箱体内部温度、湿度，烟雾传感器采集箱体内部的烟雾状态。采集到的数据可通过与正常运行条件下数据的比对，进行隐患排查，可有效避免故障的发生。各传感器的分布和检测要点如下：在高压室，开关量状态是高压室监控的重点，主要监控对象有高压断路器、高压负荷开关、各继电保护装置和母线风机开关，同时需要检测绕组和母线的温度及其他环境参数；在变压器室，主要设备是降压变压器，主要监测室内温、湿度和风机开关状态，通过室内温度和绕组线包温度可判断是否发生绕组短路和过载，风机是变压器进行散热的主要方式，需要实时检测以确保其正常工作；在低压室，主要监测进线回路电参量，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率等；监测的开关量主要有低压断路器、熔断器、无功补偿投切开关的开关状态。各腔室检测到的数据通过无线的方式与协调器节点进行数据交互，再通过网关处理器以移动无线方式与远程终端进行通信。之所以不用有线方式是因为其传输的局限性太大，特殊环境（如山地、湖泊、林区等）对布线有着极强的制约力，而无线传输方式几乎不受地理环境限制，更灵活适用。智能终端模块将无线传输模块传送的数据进行转换、计算以及处理后将各种参数发送到可视化的显示界面，便于监视观察及其他应用。
结语
作为智能化电网的重要组成，箱式变电站的智能化受到了越来越多的关注，传感器、通信和物联网等技术的发展为箱式变电站的智能化提供了有力的技术支撑。本文给出了一种基于无线通信技术、具有多变量检测能力的箱式变电站智能管家系统。系统根据箱变三个腔室的功能和需求，通过电压、电流、温度、湿度、烟雾等传感器来采集监测系统所需数据，通过无线方式实现内部数据汇总和外部的数据传输。在授权的智能终端上，可实时查看箱变的运行状态和环境参数，基于相关数据可进行预测、预报和预警。此管家系统可以替代日常的人工巡检，实现箱变的无人值守。
参考文献
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