一、 目的和意義
1. 描述與項目研究內容緊密相關的國家電網公司實際生産力水平和今後的發展方向；
在10kV配電網絡中開關櫃安裝量很大，絕緣和過熱是開關櫃安全運行中發生的兩種典型故障：1）絕緣故障：電纜終端、避雷器、電流互感器等多種一次設備的固體絕緣老化或存在制造缺陷，在這些位置發生局部放電，隨著局部放電的演變和絕緣劣化的加劇，導致絕緣徹底擊穿，釀成開關櫃運行事故；支撐絕緣子等附件的開裂或表面汙穢導致絕緣故障；母線等載流導體表面發生電暈；2）過熱故障：高壓開關櫃開關插頭、隔離開關缺陷、電纜終端連接處等在大負荷電流下導致的過熱，高溫導致內部空氣電離或絕緣燒毀，釀成開關櫃運行事故。一直以來高壓開關櫃的安全運行問題十分突出，如何確保大量開關櫃的安全可靠運行已經成爲配網管理中的難點之一。
自2006年以來，國家電網公司所屬很多電力公司購買和引進了英國 EA Technology公司的基于地電波（Transient Earth Voltage, 簡稱TEV）的開關櫃狀態檢測設備，取得了一定的成效，提升了生産力水平，提高了開關櫃安全運行水平。但國外設備過于昂貴，我們沒有掌握核心技術，制約了這項技術在我國的推廣應用。
日前，建設智能電網、提高供電可靠性和改善電能質量的課題已經提上了國家電力企業的重要議事日程。結合國內外相關技術的研究進展及我國電力企業的應用情況，我們提議本項目開展10kV配電網絡中高壓開關櫃的綜合狀態監測技術及應用策略的研究， 重點解決目前生産應用中發現的一系列關鍵問題，爲今後相關技術在我國高效、經濟的推廣應用打下基礎。
2. 闡述項目成果對該現狀和技術發展的作用；
本項目開展10kV配電網絡中高壓開關櫃的綜合狀態監測技術及應用策略的研究， 通過重點解決目前生産應用中發現的如下一系列關鍵問題，掌握核心技術、研制先進監測設備並制定應用策略，提升目前我國電力企業的開關櫃狀態監測技術及其應用水平。
1）監測技術問題
l 地電波監測技術中的精確定位問題和長期監測問題；
l 溫度檢測中外部溫度監測和內部發熱點溫度的關系問題；
l 絕緣狀態和熱狀態綜合監測設備的研制；
2）監測策略問題：
l 監測設備的使用策略；
l 推廣應用中的經濟性問題；
國內所使用均是國外産品，價格昂貴，影響了在我省的推廣使用。我們有必要在已經取得的研究成果的基礎上，進一步創新性地加以提升，制定高效的監測策略，研制出經濟而性能更先進的監測設備，實現開關櫃的高效維護和可靠運行。
3）監測數據的管理問題
我省公司已經積累了一定的應用數據，但目前缺乏有效的手段或方法來利用現有的測試數據進行分析和管理，10kV開關櫃進行狀態評估導則還不完善，並且對大量的測試數據進行管理難度較大，迫切需要合適的方法和手段來完善這方面的工作。
3. 分析成果應用和推廣的途徑；
通過本項目的研究，可以系統而深入地掌握開關櫃的地電波和超聲波診斷技術，並創新性地加以提升和靈活應用，提出更好的監測方法，研制出經濟而性能更先進的監測設備。研制的設備具有在浙江省公司內部和、向外推廣的前景。
4. 分析成果推廣後的直接和間接效益。
國內所使用均是英國EA Technology公司的産品 PDL1，每台售價約40萬元，嚴重影響了在我局的大面積推廣使用。通過本項目的研究，可以産生以下效益：
l 研制出經濟而性能更先進的監測儀器，每台研制成本控制在8萬元以內，省公司內推廣時每台節約采購成本20多萬元， 按我省需要100台計算，可節約成本1200多萬元；向外推廣所研發的監測儀器也會爲企業帶來直接的經濟效益；
l 提高我省在開關櫃地電波監測技術方面的應用水平和工作效率，實現對開關櫃絕緣狀況進行全面而准確的評估，有效減少電力用戶因開關櫃問題帶來的經濟損失、提升供電企業形象、並改善我省的經濟投資環境，對于用戶、供電企業和我省經濟發展三方面都能帶來巨大的經濟效益和間接社會效益。
綜上所述，本項目通過消化、吸收、改進和提升目前國外的先進監測技術，研究和開發具有創新性、實用性、經濟性的監測技術和設備，提高監測和診斷的可靠性以及工作效率；掌握高壓開關櫃中絕緣缺陷和過熱缺陷形成和發展的機理，爲開關櫃設備采取預防性維護措施提供科學和技術依據；爲高壓開關櫃中絕緣缺陷和過熱缺陷的檢測提供先進的方法、技術和設備；爲我省電力企業在監測設備的應用方法和策略及監測結果的評價提供指導。項目的成功實施可望在智能電網的建設中確保高壓開關櫃及環網櫃的可靠運行提供先進的技術支撐，全面提升開關櫃的運行管理水平，從而爲廣大電力用戶提供高可靠性和高質量的電能，産生直接的經濟效益和較好的社會效益，可使我省相關部門在高壓開關櫃的狀態監測技術的應用方面走在全國電力運行部門的前列。該項目的研究成果可望達到國際領先水平。
二、 國內外研究水平綜述
1. 與項目研究內容緊密相關的技術發展曆史的簡要回顧；
目前使用較廣的是英國 EA Technology 公司研制的基于地電波的局放測試儀，雖然應用方面積累了一定的經驗。但目前無論從理論上、還是從我國工業實踐的角度看，都還有大量的問題需要研究和解決，提升目前我國電力企業的開關櫃狀態監測技術及其應用水平。本項目提議以下研究內容：
l 理論和試驗研究高壓開關櫃中絕緣缺陷和過熱缺陷形成和發展的機理；
目前對內部局放電磁信號傳播機理不夠深入，影響進一步的應用，需要深入研究。過熱點的産生、熱的傳遞過程目前研究也很少。
l 研究高壓開關櫃絕緣故障和過熱故障內在和外在因素及故障發出各類信號特征，建立智能化檢測應用技術體系；
l 研制便攜、非侵入式高壓開關櫃局部放電監測和定位系統；
英國EA 公司從事相關儀器的研制和生産多年， 在我國有銷售代理。但其關鍵儀器局部放電定位儀PDL1抗幹擾能力弱，遠遠不能勝任我國的應用要求。
l 研制在線、網絡型非侵入式高壓開關櫃綜合狀態監測技術和設備；
英國EA 公司從事相關儀器的研制和生産多年， 在我國有銷售代理。
l 建立智能化監測應用技術體系、使用導則及監測策略。
2. 國內外研究水平的現狀和發展趨勢；
目前在開關櫃監測方面最大的挑戰是儀器的抗幹擾能力問題，或者如何區分幹擾和內部放電的問題。解決這一問題，並研制相關設備是當前相關技術發展的重要趨勢之一。
總的來講，目前在高壓開關櫃的狀態監測技術方面，電力企業在生産和應用中依然面臨著以下技術問題亟需進一步開展深入而系統的研究。
1） 狀態監測中的技術問題
l 地電波監測技術中可靠性和高精度定位問題
目前主要應用的是便攜式監測儀UltraTEVPLUS和定位儀PDL1，鑒于局部放電發生的複雜性、間歇性特點以及現場複雜的電磁幹擾問題，技術上需要兩類新型設備：第一類）網絡型在線監測設備，該系統應該能夠同時長期監測至少20面開關櫃的局部放電活動狀態，從而提升負荷、環境變化條件下局部放電監測的可靠性，避免漏檢和誤檢；第二類）精確定位型設備，目前所采用的TEV技術時間分辨率爲2ns，分辨力低，難以在櫃體表面精確定位地電波的泄漏位置；局部放電在物理性質上是隨機的，所産生的地電波波形是複雜的，其脈沖前沿不總是單調上升的，而僅僅依據脈沖前沿來計時的電路結構有時就會造成地電波脈沖到達順序的誤判，不能准確地給出局部放電源的位置信息，工作效率低，需要開發4通道監測和精確定位系統。
l 缺陷性質的評估
開關櫃內缺陷的性質對于現場操作人員有效安全地開展開關櫃的維護有很大幫助的，由缺陷的性質可以初步評估缺陷的危險性從而采取合理的行動，例如電暈放電或許不需要立即排除，表面放電或許意味著整個變電站有汙穢問題需要工程師適時安排全面清掃，而電纜終端中的固體絕緣放電或許意味著需盡早安排維修等。
這些絕緣缺陷的性質可以通過監測局部放點信號波形來揭示，但現有的技術不能捕獲時域信號波形，難以評估缺陷的性質。
l 熱狀態監測和載流能力評估
目前開關櫃中發熱對絕緣材料及器件影響作用機制、開關櫃發熱對導體材料及連接形式影響作用機制以及高壓開關櫃固定點溫度監測方法和載流能力評估還亟需加強研究。
2） 監測策略問題：監測設備的使用方法；推廣應用中的經濟性問題
國內所使用均是國外産品，價格昂貴，影響了在我省的推廣使用。我們有必要在已經取得的研究成果的基礎上，進一步創新性地加以提升，制定高效的監測策略，研制出經濟而性能更先進的監測設備，實現開關櫃的高效維護和可靠運行。
3） 監測數據管理中的問題
目前缺乏有效的手段或方法來分析和管理現有的大量測試數據，開關櫃進行狀態評估導則還不完善，迫切需要合適的方法和手段來完善這方面的工作。
可以預期高壓開關櫃的綜合監測技術是該領域的發展方向。本項目通過消化、吸收、改進和提升目前國外的先進監測技術，研究和開發具有創新性、實用性、經濟性的監測技術和設備，提高監測和診斷的可靠性以及工作效率；項目的成功實施可望在智能電網的建設中確保高壓開關櫃及環網櫃的可靠運行提供先進的技術支撐。
3. 介紹國外研究機構對本項目的研究情況；
在國外，發達國家由于對供電可靠性和電能質量要求比較高，近十幾年來開展了大量的研究工作，研發出了多種儀器，如目前使用較廣的是英國 EA Technology 公司研制的局放儀PDL（Partial Discharge Locator）、地電波監測儀TEV（Transient Earth Voltage）。這些儀器以非侵入的方式通過在開關櫃外表面安裝傳感器來測量高壓開關櫃內部絕緣缺陷輻射的地電波（一種電磁波），從而實現了開關櫃內部絕緣狀態的監測。近些年，這些儀器在歐洲、澳大利亞、東南亞等一些國家和地區的配網管理中得到了廣泛應用。
EA Technology 公司最近提升了他們的技術，在網絡型監測産品PDM03中加入了基于點式溫度測量的開關櫃熱狀態監測技術，升級爲 PD Monitor。
4.介紹國內研究機構對本項目的研究情況。
l 國內應用情況
通過跟新加坡電力公司進行行業對標，我國電力企業了解了先進的高壓開關櫃絕緣診斷技術和設備。自2006年開始引進和嘗試推廣應用英國EA Technology 公司的基于地電波測量的高壓開關櫃局部放電監測技術，取得了明顯的應用效果，開關櫃狀態監測方面的困難局面得以緩解。
在內部熱狀態的監測技術方面，我國有些電力企業嘗試研究和應用在觀察窗處安裝紅外傳感器的監測方法。
l 國內研究情況
目前國內一些高校如清華大學、華北電力大學及西安交通大學等，一些企業如甯波理工、廈門紅相、領步電氣等在從事相關方面的研究和開發。