電站用智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

蔣其友 楊振宇

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市用電規(guī)模持續(xù)地?cái)U(kuò)大。隨之產(chǎn)生的是配電站電氣設(shè)備運(yùn)行中的高溫、潮濕、塵污、噪音、通風(fēng)不暢、有毒氣體積聚等環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行及供電可靠性。為有效解決這一問(wèn)題，本文研究開(kāi)發(fā)智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)配電站中的環(huán)境問(wèn)題實(shí)施綜合

治理，并將其成功應(yīng)用于典型室內(nèi)站和地下配電站，取得了良好的預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng);室內(nèi)站;地下站

中圖分類號(hào)：TM764? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1007-9416（2018）10-0000-00

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市用電規(guī)模持續(xù)地?cái)U(kuò)大。但受到土地和環(huán)境等因數(shù)的制約，變（配）電所的布點(diǎn)和建設(shè)愈來(lái)愈困難，社會(huì)矛盾也日益突出，在此背景下緊湊型甚至地下站所不斷涌現(xiàn)。這些站所內(nèi)部環(huán)境往往是高濕高熱、通風(fēng)不暢、灰塵積聚、有毒氣無(wú)法排出等;另外，配電站所數(shù)量龐大，分布面廣，日常定期維護(hù)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這些因素都給電力設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)了極大的安全隱患，也不利于給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行[1][2]。

1 現(xiàn)狀分析

與傳統(tǒng)通風(fēng)降溫措施的單一功能考慮不同，智能環(huán)境控制系統(tǒng)將變電站設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境作為一個(gè)整體加以考慮，把通風(fēng)除塵、降溫除濕、防污減噪的環(huán)境控制需求通過(guò)控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行整合和平衡，著力將電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境調(diào)整到最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障、缺陷的主動(dòng)防御，其綜合效能是傳統(tǒng)措施所無(wú)法比擬的[3]。目前，智能環(huán)境控制系統(tǒng)已發(fā)展至第三代：

（1）第一代，控制柜僅由離心風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)濾器等部件組成，通過(guò)引入外部空氣通過(guò)除塵后引入室內(nèi)，若遇到室外空氣溫度很高或濕度很大時(shí)，無(wú)法有效解決溫度和濕度的問(wèn)題。目前，變配站所現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的絕大多數(shù)均為第一代產(chǎn)品。

（2）第二代，控制柜增加了高效壓縮機(jī)及熱交換器等部件，在實(shí)現(xiàn)空氣除塵凈化功能的基礎(chǔ)上，可對(duì)應(yīng)用環(huán)境的溫、濕度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。目前，第二代產(chǎn)品僅有極少數(shù)專業(yè)廠家能夠生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不多見(jiàn)[4]。

（3）第三代，控制柜作為環(huán)境控制的關(guān)鍵設(shè)備接入小區(qū)變綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，借助GPRS/光纖等通訊手段，組建服務(wù)器，通過(guò)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)多站集中遠(yuǎn)程監(jiān)控功能[5][6]。目前，有常州科惠等少數(shù)公司能夠提供此類產(chǎn)品。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

變電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.2功能特點(diǎn)

（1） 除塵凈化：減少空氣阻力，擴(kuò)大有效通風(fēng)面積，空氣進(jìn)行凈化，防止粉塵、污垢和有害氣體等進(jìn)入室內(nèi)。

（2） 溫度調(diào)節(jié)：依據(jù)室內(nèi)外溫度差的先決條件，炎熱季節(jié)，可采用高效空調(diào)制冷的方式，使室內(nèi)溫度速度降低。具備加熱增溫功能，保證電力設(shè)備在各個(gè)季節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3） 濕度控制：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)空氣干燥度的要求，確保在環(huán)境溫度5～55℃的條件下，均能有效除濕。

（4） 模糊控制：根據(jù)內(nèi)、外氣室溫濕度及氣壓等條件，通過(guò)模糊控制算法自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻輸出頻率，驅(qū)動(dòng)離心風(fēng)機(jī)的加速或減速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，節(jié)能降耗。

（5） 內(nèi)/外循環(huán)：系統(tǒng)采用獨(dú)特的可控風(fēng)口，可根據(jù)變電站室內(nèi)外溫濕度條件，采用內(nèi)部循環(huán)通風(fēng)模式或外部通風(fēng)模式。

（6） 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：系統(tǒng)具備對(duì)變（配）電站的溫度、濕度、SF6含量、氧氣及有毒氣體含量、煙霧、變壓器溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（7） 擴(kuò)展功能：根據(jù)用戶要求，系統(tǒng)可方便擴(kuò)展安全防盜、火災(zāi)控制、門禁控制、水位和煙霧監(jiān)測(cè)，以及電力遙信、遙測(cè)和遙控（電力“三遙”）等功能。

（8）多站集控：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，系統(tǒng)可通過(guò)采用光纖、GPRS等通訊手段靈活組網(wǎng)，構(gòu)建服務(wù)器主機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)變（配）電站的集中監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作。

2.3工作原理

本系統(tǒng)主要是通過(guò)在室內(nèi)機(jī)內(nèi)合理配置各種應(yīng)用傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)科學(xué)分析變（配）電站內(nèi)的環(huán)境參數(shù)（如溫度，濕度等）控制各類設(shè)備的運(yùn)停（如：風(fēng)機(jī)，熱交換器、電加熱器等）。以此保持變（配）站內(nèi)的環(huán)境條件始終處在一個(gè)利于電氣設(shè)備工作的狀態(tài)下。

可根據(jù)實(shí)際環(huán)境狀況進(jìn)行內(nèi)/外空氣循環(huán)的切換，合理的采取適當(dāng)?shù)沫h(huán)境調(diào)控策略，達(dá)到快速調(diào)節(jié)環(huán)境與節(jié)約能源。具體見(jiàn)下圖2、圖3。

外循環(huán)工作模式下，側(cè)面回風(fēng)口關(guān)閉，背面進(jìn)風(fēng)口打開(kāi)，將外部空氣經(jīng)室內(nèi)機(jī)除塵除濕，調(diào)節(jié)溫度后送入變（配）電站。一般情況下，室內(nèi)機(jī)處于這種工作模式。

內(nèi)循環(huán)工作模式下，背面進(jìn)口風(fēng)關(guān)閉，側(cè)面回風(fēng)口打開(kāi)，只有變（配）電站內(nèi)部的氣體進(jìn)行循環(huán)。這種模式適用于高溫高濕等外部環(huán)境條件惡劣時(shí)期（如：夏季高溫，大風(fēng)雨雪天氣等等）。

另外，若變（配）電站處在冬季較為寒冷的地區(qū)，本系統(tǒng)亦可開(kāi)啟電加熱器，加熱空氣，提升站內(nèi)環(huán)境溫度。

3 結(jié)語(yǔ)

智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)不僅可有效提高通風(fēng)散熱效果，還可以實(shí)現(xiàn)配電站環(huán)境問(wèn)題的綜合治理及遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)能效果顯著。從本文的分析可得出：

（1）可有效降低室內(nèi)溫度，濕度。而且室內(nèi)溫度、濕度的波動(dòng)幅度平穩(wěn)，為配電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。

（2）可有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，節(jié)能效果顯著。由本文應(yīng)用實(shí)例可知，安裝智能環(huán)境控制系統(tǒng)的地下站相比未安裝的地下站，空氣質(zhì)量全面符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為運(yùn)行維護(hù)人員的身體健康創(chuàng)造了良好的條件。同時(shí)，與傳統(tǒng)通風(fēng)降溫措施相比能耗降低可達(dá) 85% 以上。節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（3）通過(guò)采用光纖、GPRS等通訊，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地下配電站環(huán)境數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)感知，從而最大程度地消除影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的各種外部因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障“防患于未然”的主動(dòng)防御。

參考文獻(xiàn)

[1]高翔.智能變電站技術(shù)-現(xiàn)在電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2012.

[2]許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3]陳維莉.智能變電站輔助控制系統(tǒng)研究[C].中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)2010輸變電年會(huì)論文集，2010.

[4]許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

Development and Application of Environmental Intelligence Control System for Power Station

JIANG Qi-you1，YANG Zhen-yu2

（1.jingsu Technology Center of China Energy Equipment Company Limited，Jingsu Zhenjiang

210015;

2. Changzou Kenen Electrical Equipment Co.， Ltd.，Changzou Jiangsu 213149）

Abstract： Along with the continuous development of national economy， the city electricity and continuously expanded. The resulting flow of distribution substation electrical equipment is running in high temperature， humidity， dust pollution， noise， ventilation， toxic gas accumulation， such as environmental problems， seriously affect the safe operation of equipment and power supply reliability. In order to solve this problem effectively， in this paper， the research and development of intelligent environment control system， the sub-station environmental problems in the implementation of the comprehensive control， and its successful application in the typical indoor station and underground sub-station， achieved good anticipated effect.

Key words： Intelligent environment control system;indoor station;underground station