箱变监控系统（Box-type Transformer Monitoring & Control System）是箱式变电站的智能管控核心，核心使命是实时监测箱变一次设备（变压器、断路器、熔断器等）运行状态、电气参数，实现远程控制、故障告警、保护联动，同时对接风场 / 光伏电站中控及上级平台，保障箱变安全稳定运行，降低运维成本，适配风电 35kV/10kV 箱变、光伏 10kV/0.4kV 箱变，支持陆上户外、海上防腐等多场景应用。

系统兼具监测、控制、保护、通信四大核心能力，采用 “本地终端 + 远程平台” 架构，核心部件适配箱变紧凑空间，具备抗温变、防沙尘、抗电磁干扰特性，支持无人值守场景下的全生命周期管控。

一、 系统核心定位与设计原则

1.  核心定位

• 状态监测：全维度采集箱变电气参数、设备状态、环境参数，实时掌握运行工况

• 远程控制：实现箱变断路器分合闸、调压、无功补偿投切等远程操作，无需现场值守

• 故障告警：异常 / 故障时快速定位问题，多渠道告警，避免故障扩大损毁设备

• 数据交互：对接电站中控、运维平台，支撑集群管理与数据分析

• 保护联动：配合继电保护装置，故障时联动跳闸，隔离故障范围

2.  核心设计原则

• 紧凑性：适配箱变狭小安装空间，装置模块化、小型化

• 高可靠性：耐受 - 40℃~70℃温变、户外淋雨、沙尘，核心模块冗余设计

• 实用性：功能贴合箱变运维需求，参数采集精准，操作简洁

• 兼容性：支持不同品牌箱变设备，适配风电 / 光伏不同应用场景

• 安全性：权限分级管控，控制操作带防误逻辑，通信加密防篡改

二、 系统整体架构（两级架构，适配无人值守）

箱变监控系统采用 **“本地监控终端（核心）+ 电站 / 上级远程监控平台”** 两级架构，两级间通过有线 / 无线通信互联，本地终端可独立运行，保障箱变基础监测与保护，断网不影响核心功能。

第一级：箱变本地监控终端（就地核心，独立运行）

安装在箱变控制柜内，是箱变数据采集、本地控制、故障判别、通信中转的核心，无需依赖远程平台即可完成基础监测与告警，是系统的核心执行层。

核心构成：监控单元（RTU/PLC）、采集模块、传感器、执行元件、本地显示单元、通信模块、电源模块。

第二级：远程监控平台（集群管控，统筹运维）

部署在风场 / 光伏电站中控室或云端，实现单站 / 多站所有箱变的集中监控、数据存储、告警管理、远程控制、报表分析，适配数十台至上千台箱变的集群管控。

核心构成：监控服务器、运维工作站、数据存储设备、监控软件、告警推送模块、报表生成模块、通信网关。

三、 核心组成部件及功能（本地 + 远程，精准拆解）

（一） 本地监控核心部件（箱变内关键组件，决定系统性能）

1. 监控单元（RTU/PLC，核心中的核心，如南瑞、许继专用箱变 RTU）

• 核心功能：承载数据采集、逻辑运算、本地控制、故障判别、告警触发、通信中转，是箱变监控的 “大脑”

• 关键特性：模块化设计，适配箱变紧凑空间；支持多协议采集，抗电磁干扰；断电保存参数，支持在线调试；部分机型集成保护功能（过流、过压、超温）

• 核心逻辑：采集电气参数与设备状态，对比阈值判别异常，触发告警；接收远程控制指令，执行断路器分合闸等操作；联动保护装置，故障时辅助隔离故障。

2. 采集模块与传感器（数据源头，覆盖全量测点）

   负责采集箱变电气参数、设备健康参数、环境参数，为监控与保护提供依据，核心配置如下：

• 电气参数采集（核心）：电流互感器（CT）、电压互感器（PT）采集高低压侧电流、电压、频率、功率、功率因数、发电量；计量模块精准统计电能，支撑电费结算

• 设备健康采集：温度传感器（变压器油温、绕组温度、开关柜触头温度）、油位传感器（油浸式箱变）、瓦斯传感器（油浸式箱变，轻 / 重瓦斯告警）、断路器分合闸位置传感器

• 环境与辅助采集：箱变内温湿度传感器（防凝露）、门禁传感器（防非法开启）、烟雾传感器（火灾预警）、凝露控制器（联动加热 / 排风）

3. 执行元件（接收指令，落地控制动作）

• 断路器分合闸线圈：接收监控单元指令，实现高低压侧断路器远程分合闸，故障时联动跳闸

• 无功补偿执行器：控制电容器组投切，调节功率因数，降低线损

• 辅助执行元件：凝露加热风机、排风风扇，箱变内温湿度超标时自动启停；门禁锁，支持远程解锁 / 闭锁

4. 本地显示与辅助单元

• 本地显示单元（触摸屏 / 指示灯）：本地查看箱变运行参数、故障代码、电能数据；手动操作断路器分合闸、复位故障（需权限），适配现场应急操作

• 电源模块：双路供电（AC220V+DC220V/110V 备用），保障监控系统不间断运行；内置稳压、防雷模块，适配户外电压波动

• 防雷与抗干扰单元：浪涌保护器（SPD），防护雷击与电压浪涌；信号屏蔽，降低电磁干扰对采集精度的影响

（二） 远程监控平台核心部件（集群管控，提升运维效率）

1. 监控服务器：接收所有箱变上传的数据，集中存储、逻辑处理，下发控制指令，是集群管控的核心

2. 运维工作站：可视化展示所有箱变运行状态（单台 / 整体列表），实时刷新参数，支持单台箱变详情查询，是运维人员操作终端

3. 数据存储设备：存储箱变历史运行数据、故障记录、发电量报表（至少保存 3 年），支撑运维复盘与能效分析

4. 告警推送模块：箱变异常时，触发中控声光告警，同时推送短信 / 邮件 / APP 消息给运维人员，按故障等级（一般 / 严重 / 紧急）分级提醒

5. 报表生成模块：自动生成日 / 月 / 年发电量报表、故障统计报表、能效分析报表，减少人工统计工作量

四、 核心功能详解（监测 + 控制 + 告警 + 联动 + 交互，全覆盖运维需求）

（一） 核心监测功能（全维度采集，无死角掌控状态）

1. 电气参数实时监测：高低压侧三相电流、电压、频率、有功 / 无功功率、功率因数、累计发电量、瞬时电度，数据刷新间隔≤1s，计量精度符合国标

2. 设备健康状态监测：变压器油温、绕组温度（超温告警 / 跳闸）、油位（油浸式）、瓦斯状态；断路器分合闸位置、触头温度；熔断器状态（熔断告警）

3. 环境与安全监测：箱变内温湿度（联动凝露控制）、门禁状态（非法开启告警）、烟雾（火灾预警）、接地状态（接地不良告警）

4. 数据记录与追溯：自动记录参数历史趋势、故障事件（带时间戳）、操作记录，支持曲线查询、事件回放，方便故障复盘与责任追溯

（二） 核心控制功能（远程操作，适配无人值守）

1. 远程分合闸：运维人员在平台远程操作箱变高低压侧断路器分合闸，操作带权限校验 + 防误逻辑（如带负荷合闸闭锁）

2. 无功补偿控制：自动 / 远程投切电容器组，维持功率因数在 0.9~1.0 区间，降低线路损耗，避免电网罚款

3. 辅助设备控制：远程启停凝露加热风机、排风风扇；远程解锁 / 闭锁箱变门禁，方便运维人员现场作业

4. 定值调节：远程修改监控系统告警阈值（如油温上限、过流阈值），无需现场调试

（三） 核心告警与保护联动功能（防故障扩大，保障安全）

告警分 3 级，触发后联动对应动作，优先级清晰：

1. 紧急告警（致命故障）：变压器超温跳闸、重瓦斯、短路故障、火灾、断路器拒动；动作：触发本地声光告警 + 远程紧急推送，联动断路器跳闸，隔离故障

2. 严重告警（重大异常）：变压器油温偏高、轻瓦斯、触头超温、熔断器熔断、接地不良；动作：本地 + 远程告警，推送运维人员，提醒紧急排查，避免升级为故障

3. 一般告警（轻微异常）：温湿度超标、门禁开启、功率因数偏低；动作：本地告警，远程提醒，联动辅助设备（如加热风机）或提示运维优化

（四） 核心交互与管理功能（提升运维效率）

1. 本地 + 远程交互：本地可应急操作，远程可常态化管控，互补保障运维灵活性

2. 集群管理：平台集中展示所有箱变状态，支持按电站、区域筛选，故障箱变醒目标注，方便快速定位

3. 报表与分析：自动生成发电量、故障、能效报表，支持导出；通过参数趋势分析，预判设备劣化（如油温逐年升高），实现预防性维护

4. 权限管控：分管理员、运维员、查看员权限，不同权限对应不同操作范围，避免误操作

五、 风电箱变 vs 光伏箱变 监控系统差异（针对性适配场景）

六、 现场运维核心要点（保障系统稳定，延长寿命）

1. 定期巡检：检查传感器（温度、油位）安装紧固性，清理探头灰尘；检查通信线路，避免松动导致断联

2. 数据校准：每半年校准 CT/PT、温度传感器、计量模块，确保采集与计量精准

3. 告警测试：每季度模拟不同等级告警，测试告警推送与联动动作是否可靠，避免拒动 / 误动

4. 软件维护：定期升级监控单元固件、平台软件，升级前备份参数；禁止无权限修改告警阈值、控制逻辑

5. 电源保障：检查双路电源切换功能，确保备用电源可靠，避免监控系统失电；更换老化电源模块

6. 故障处理：告警后先查参数趋势（如油温骤升还是渐变），定位故障根源；跳闸后需排查清楚，才能复位合闸，避免重复故障

七、 常见故障与规避措施

1. 数据采集不准：传感器松动 / 老化、CT/PT 回路接触不良；规避：定期紧固、校准，更换老化传感器，检查回路接线

2. 通信中断：线路松动、网关故障、信号干扰；规避：冗余通信备份（有线 + 4G），定期检查通信设备，户外做好线路防护

3. 告警误动：阈值设置不合理、传感器干扰；规避：按设备参数优化告警阈值，做好传感器屏蔽接地，排除干扰源

4. 远程控制失效：权限问题、执行元件故障、防误逻辑触发；规避：核对权限，检查断路器线圈、执行器，排查防误条件（如带负荷合闸）

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