變電站輔助設(shè)施檢測(cè)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

崔郁林 李來晉 彭宇 倪莎 段育豐 牛鵬虎

【摘 ?要】變電站輔助設(shè)施是維持變電主設(shè)備正常運(yùn)行的重要保障。由于當(dāng)前對(duì)輔助設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，基于此，本文首先分析了輔助設(shè)施檢測(cè)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)以及輔助設(shè)施控制系統(tǒng)，接下來詳細(xì)闡述了在安裝過程中如何進(jìn)行交叉作業(yè)安排以及系統(tǒng)工作流程，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】變電站;輔助設(shè)施;在線;監(jiān)測(cè);控制;系統(tǒng)

引言

變電站內(nèi)主設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)其運(yùn)行環(huán)境都有一定的要求，運(yùn)行環(huán)境主要依靠站內(nèi)各類輔助設(shè)施維持。所謂輔助設(shè)施，是指變電站中除了用于輸送電力的主設(shè)備之外的空調(diào)、通風(fēng)、消防、照明、門禁、報(bào)警以及各類設(shè)備的箱體、裝設(shè)空間等，這些輔助設(shè)施雖然并不參與主設(shè)備的工作，但是對(duì)于保護(hù)變電站的安全、以及為主設(shè)備保持一個(gè)理想的工作環(huán)境，都是非常重要的。因此，在變電站的工作過程中，也需要對(duì)這些輔助設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，確保他們始終正常工作。由于站內(nèi)運(yùn)行環(huán)境因素分為溫度、濕度、壓力等，相應(yīng)的輔助設(shè)施的類型也有多種，如一個(gè)典型設(shè)計(jì)的110kVGIS戶內(nèi)站，其有空調(diào)約15臺(tái)，風(fēng)機(jī)約25臺(tái)，門禁約5個(gè)，設(shè)備箱體約10處，各種小室約10間。同時(shí)，受采購(gòu)及安裝時(shí)期不同等因素影響，輔助設(shè)施的廠家、型號(hào)、尺寸等參數(shù)也不盡相同，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)變電站輔助設(shè)施的監(jiān)控技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠完善。目前大多數(shù)變電站無法對(duì)其輔助設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的及智能化的監(jiān)控，仍然需要通過定期人工巡視的傳統(tǒng)方式來檢查輔助設(shè)施的狀態(tài)，巡視周期長(zhǎng)、操作繁瑣、精度低，經(jīng)常導(dǎo)致輔助設(shè)施出現(xiàn)的問題難以得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和妥善處理，很容易對(duì)主設(shè)備的正常工作造成不利影響。由此可見，設(shè)計(jì)一套可涵蓋全站運(yùn)行環(huán)境，對(duì)各輔助設(shè)施運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，并提供相應(yīng)警告提示功能的系統(tǒng)平臺(tái)，是十分必要的。

1輔助設(shè)施檢測(cè)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)

為解決上述問題，本文提出一種變電站輔助設(shè)施檢測(cè)控制技術(shù)，包括通過檢測(cè)設(shè)備采集變電站輔助設(shè)施的信息，并轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量采集值;數(shù)據(jù)采集值與預(yù)設(shè)告警閾值進(jìn)行比較，判斷數(shù)據(jù)采集值是否超出預(yù)設(shè)告警閾值區(qū)間;若數(shù)據(jù)采集值不在預(yù)設(shè)的閾值區(qū)間，則判定當(dāng)前的輔助設(shè)施為異常狀態(tài)，生成一異常狀態(tài)處理指令;啟動(dòng)報(bào)警器，并根據(jù)異常狀態(tài)處理指令控制所述變電站輔助設(shè)備改變工作狀態(tài)，以便于恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。采集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。包括提取變電站輔助設(shè)備的狀態(tài)信息，并基于模擬量轉(zhuǎn)換輸入端口將狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào);通過計(jì)算得出與模擬量信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量采集值。初始化檢測(cè)設(shè)備，并且初始化模擬量轉(zhuǎn)換輸入端口，以便于通過檢測(cè)設(shè)備對(duì)變電站輔助設(shè)施信息進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)比較判斷。包括數(shù)據(jù)包括圖像、水位、溫濕度等，若數(shù)據(jù)采集值在預(yù)設(shè)的閾值區(qū)間，則判定當(dāng)前的變電站輔助設(shè)備未出現(xiàn)異常狀態(tài)。以檢測(cè)變電站消防水池水位為例，預(yù)設(shè)消防水位在2.4～2.7m為正常的閾值區(qū)間，將采集的水池水位信息與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較判斷，采集的水位信息在預(yù)設(shè)的閾值區(qū)間內(nèi)為正常狀態(tài)。若超出區(qū)間表示變電站的消防水池為異常狀態(tài)，并將異常特征處理指令發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，以便于遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)異常特征處理進(jìn)行故障排查。遙控輔助設(shè)施。包括根據(jù)采集的變電站輔助設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)信息判斷是否遙控變電站輔助設(shè)施。當(dāng)采集的變電站輔助設(shè)備的狀態(tài)出線異常時(shí)，可以通過遙控其他輔助設(shè)備來改變異常的狀態(tài)。例如當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)溫度超過預(yù)設(shè)溫度閾值時(shí)，可以通過遠(yuǎn)程遙控風(fēng)機(jī)來降低室內(nèi)溫度，直至室內(nèi)溫度在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)。

2輔助設(shè)施控制系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息測(cè)控單元通過各類型傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，如現(xiàn)場(chǎng)溫濕度，照明情況，氣體濃度，積水水位等信息，然后控制器通過無線方式傳輸?shù)綉?yīng)用后臺(tái)進(jìn)行顯示和應(yīng)用，控制器也根據(jù)設(shè)定的告警值進(jìn)行告警反饋。同時(shí)根據(jù)設(shè)定的啟動(dòng)值，啟動(dòng)各類型輔助設(shè)備，或者根據(jù)應(yīng)用后臺(tái)發(fā)出的指令，執(zhí)行動(dòng)作，啟動(dòng)相關(guān)輔助設(shè)備，控制器啟動(dòng)完畢后同時(shí)采集啟動(dòng)狀態(tài)信息，對(duì)輔助設(shè)備的啟動(dòng)運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，及時(shí)反饋至監(jiān)控應(yīng)用后臺(tái)。通過應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控后臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)變電站的多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)多個(gè)變電站的環(huán)境信息進(jìn)行采集，匯總和控制，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行人員對(duì)偏遠(yuǎn)變電站環(huán)境信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)，由狀態(tài)采集模塊中的各類傳感器在變電站現(xiàn)場(chǎng)分別測(cè)量相應(yīng)的變電站輔助設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，例如通風(fēng)設(shè)備（如風(fēng)機(jī)）、照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等需要使用電力的輔助設(shè)備的工作電壓和工作電流、環(huán)境亮度及照明設(shè)備的發(fā)光亮度、變電站內(nèi)特定位置的溫度和濕度、消防管網(wǎng)設(shè)備的水壓、變電站內(nèi)特定位置的特定氣體（如氧氣、臭氧、六氟化硫等）的濃度、門禁的開閉情況等?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊的每個(gè)MCU在變電站現(xiàn)場(chǎng)從數(shù)據(jù)收集模塊中與其連接的各個(gè)傳感器接收相應(yīng)的變電站輔助設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，將相應(yīng)的變電站輔助設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼信號(hào)，然后利用相應(yīng)的無線通信單元通過無線通信方式，將生成的數(shù)字編碼信號(hào)發(fā)送給處于預(yù)定的廠站位置的廠站端平臺(tái)模塊的無線基站單元，廠站端服務(wù)器從無線基站單元獲取該等數(shù)字編碼信號(hào)。

3在安裝過程中如何進(jìn)行交叉作業(yè)安排

在輔助作業(yè)中，由于部分系統(tǒng)之間有交叉，通過合理的安排可以節(jié)省施工方及業(yè)主的成本，確保工作的順利進(jìn)行。如在調(diào)試時(shí)電子圍欄與圖像監(jiān)控一般需進(jìn)行聯(lián)調(diào)，當(dāng)雙方同時(shí)進(jìn)行施工時(shí)可以調(diào)試時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題（如接口協(xié)議、布線是否有干擾等）。對(duì)于有特殊要求的作業(yè)必須進(jìn)行統(tǒng)一安排，如需進(jìn)行停電后的安裝及維護(hù)等，通過統(tǒng)一安排提高工作效率。對(duì)專用的施工作業(yè)工具可以統(tǒng)一進(jìn)行協(xié)調(diào)及施工，提高工作效率。

4系統(tǒng)工作流程

監(jiān)控系統(tǒng)通過上述組成模塊之間的網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)傳輸與處理，形成完整的輔助設(shè)置監(jiān)測(cè)與控制功能。主要流程分為：使用狀態(tài)采集模塊測(cè)量變電站輔助設(shè)施的狀態(tài)參數(shù);使用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊MCU在變電站現(xiàn)場(chǎng)從數(shù)據(jù)收集模塊接收變電站輔助設(shè)施的狀態(tài)參數(shù)，將變電站輔助設(shè)施的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼信號(hào);使用廠站端平臺(tái)模塊接收數(shù)字編碼信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為輔助設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù);使用主站服務(wù)器模塊接收變電站輔助設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù);使用用戶終端模塊，在用戶所在的位置從服務(wù)器模塊接收狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其向用戶顯示。系統(tǒng)中的控制功能命令，通過用戶終端模塊發(fā)出，通過主站服務(wù)器、廠站服務(wù)器、MUC、控制器，送達(dá)受控的輔助設(shè)施。

結(jié)語(yǔ)

變電站輔助設(shè)施的正常工作，是對(duì)站內(nèi)主設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的重要保障，故對(duì)輔助設(shè)置的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，是十分必要的，由于輔助設(shè)施種類眾多，長(zhǎng)期以來，一直缺乏將全站輔助設(shè)施整合監(jiān)控的統(tǒng)一平臺(tái)或系統(tǒng)，本文提出一種系統(tǒng)，可對(duì)輔助設(shè)施進(jìn)行集中的監(jiān)控，幫助維護(hù)人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，并對(duì)故障或異常進(jìn)行快速的響應(yīng)與調(diào)節(jié)。通過在線監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，可有效的提高變電站運(yùn)行和監(jiān)控效率，更加確保主設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)晉城供電公司）