变电站设备室风机及电源空开状态在线监控系统（建设背景）

2022 年 8 月以来，某省遭遇历史罕见的大范围、长时间极端高温天气，连续多日出现 40℃以上高温，用电负荷持续大幅增长，保供电面临的形势十分严峻。

XX 是水电大省，水电装机占比约达 80%，因水电发电能力断崖式下降，造成全省供电支撑能力大幅下跌。四川水电日发电量大幅下降，天然来水电量由同期约 9 亿千瓦时下降至目前约 4.5 亿千瓦时，降幅达 50%，且以日均 2%的速度持续下降。供应大幅下降的同时，高温导致的用电需求却出现激增。高温之下，大家纷纷开启空调“续命”，造成降温负荷居高不下，以 x 府为例，高峰期空调用电负荷已占到成都市电力负荷的 40%至 50%。全省电力供需形势已由 7 月的高峰时期电力“紧缺”，转变为全天电力电量“双缺”的严峻局面，预计全省最大用电负荷比去年同期增加 25%。

变压器是变电站的核心设备之一，变压器是由铁芯、线圈、油箱、油枕、呼吸器、防爆管、散热器、绝缘套管、分接开关、瓦斯继电器、还有温度计等附件组成。变压器在输配电系统中占有极其重要的地位，它的主要用途是升高电压把电能送到用电地区，再把电压降低为各级使用电压，以满足用电需要。变压器是连接各种电压等级母线的中间环节,一旦发生故障，轻则会造成大面积停电,给工农业生产带来极大的危害，重则会危及整个电力系统的稳定。

根据《电力变压器运行规程》DL/T572-2021 的相关要求，当电力变压器冷却方式为强迫油循环风冷时，冷却介质最高温度不应超过 40℃，最高顶层油温不应超过 85℃。随着国家经济增长和全球气温的变化，极端高温天气日益频繁，用电负荷逐年攀升，在供电负荷和天气温度的双重影响下，变压器运行温度面临严峻挑战。某供电公司曾统计：从 2015 年至 2017 年夏季高温期间，52 台主变压器超温报警共计 158 次，集中在夏季 7-9 月，时间段主要集中在上午 10 点-下午 3 点，严重影响主变压器的安全可靠运行，并且影响设备使用寿命,增加电网运行风险。随着城区的不断扩大，高压输电网迅速扩张并深入到城市中心。当变电站室外布置时，城区征地拆迁费占比越来越重，变电站运行时给周围居民带来较大的噪声。因此，大多数城区变电站基本采用户内布置型式。在减少占地的同时，对变压器室内的通风排热提出了新的要求。根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》DL∕T5035-2016 的相关要求，油浸式变压器室宜采用自然通风，当自然通风不能满足要求时，可采用机械通风。油浸式变压器室的通风可按夏季排风温度不超过 45℃，进风和排风温差不超过 15℃设计。受日益高涨的用电负荷和极端天气的影响，变压器室的散热通风不良是一个普遍存在的问题。变压器室通风风机的正常运行也变得更加重要，对通风风机的运行状态监测和远程控制也极具必要性。

变电站主变、电抗器室等设备室因室内设备在运行中会大量散热，当风机正常开启时，室内温度可控制在适当范围，以保证设备安全可靠运行。然而，设备室风机在长期运行中，因回路或风机故障等原因，易发生电源空开跳闸，风机未正常运转，但因无相应空开跳闸、风机停运等信号，无法及时发现该问题，导致室内温度在此期间快速攀升，极端情况下还会危及设备运行。尤其是迎峰度夏和迎峰度冬期间，主变满载或超载运行，负荷重，产生的热量大，屋顶风机未正常运行严重影响主变散热，导致主变油温及绕温急速上升，主变超温或过热运行会对主变绝缘和运行寿命产生较大影响，不利于主变安全运行，现阶段，因无法实时监测风机及电源运行状态，只有在运维人员到站例巡或监控人员通知变压器油温达到 70℃(强油)或 75℃(自冷、风冷)需运维人员到站特巡时，才能发现屋顶风机是否正常运转、风机空开是否跳闸等，发现及消缺已大幅滞后，因此，研发套变电站设备室风机及电源空开状态监测及远控系统亟待解决。

近年来，随着极端高温天气的不断持续，变压器本体冷却系统已无法缓减变压器温度的上升，各地均出现了利用雾炮机对变压器加强降温的临时措施。该临时措施需要人工搬运、人工补水、人工巡视、手动操作，运维压力剧增……因此，本次提出的《变电站设备室风机及电源空开状态在线监控系统方案》就很有必要了。

变电站设备室风机及电源空开状态在线监控系统的建设预期将实现：

通过控制箱、风机、雾炮机的状态监测，可及时发现设备运行异常状况，及时做出相关处置方案，避免设备室、变压器温度异常升高，影响变压器稳定运行。
雾炮机无人化改造后，实现自动控制功能、自动补水功能，最终实现无人值守、远程可控，在提高设备运行可靠性的同时降低运维压力。

变电站设备室风机及电源空开状态在线监控系统（即变电站动环监控系统）具体来说：

设备室风机、雾炮机运行情况监测。采集控制箱电源电压、接触器辅助触点、出线电流等信号，展示控制箱电源状态，展示风机、雾炮机运行状态、故障信号。
设备室环境及变压器本体运行情况监测。采集、展示设备室环境温湿度、变压器本体温度，为控制终端（风机、雾炮机）提供自动控制依据。
雾炮机无人化运行改造。完善雾炮机水箱自动补水功能；通过改造雾炮机控制箱，实现自动启停功能，最终实现无人值守自动喷雾。
物联接入。将风机控制箱、雾炮机控制箱状态信号、异常信号接入设备及通道状态监测系统和物联网管理平台；将风机、雾炮机运行状态信号、异常信号接入设备及通道状态监测系统和物联网管理平台。
动环联动运行模式研究。通过风机、雾炮机联动功能试点，研究变电站辅助设备在边缘侧的联动策略，实现辅助设备的“本地联动”“计划模式”“远程模式”的多模式应用能力。