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摘要：變電站內(nèi)的保護(hù)室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運(yùn)行設(shè)備，這些設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)變電站的環(huán)境要求比較高。為了達(dá)到設(shè)備正常運(yùn)行需要的環(huán)境參數(shù)，變電站內(nèi)安裝了空調(diào)、采暖等環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備。一方面是變壓器等散熱大戶運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量被白白散棄到大氣中，另一方面是需要大量調(diào)溫設(shè)備耗費(fèi)能源保持設(shè)備室溫度。如何利用變電站自身的環(huán)境因素提高建筑物內(nèi)溫度自維能力進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的目的是值得探討的。
1研究背景
變電站是電力系統(tǒng)電能發(fā)、變、輸、配四大*環(huán)節(jié)中的zui重要的環(huán)節(jié)，是支撐電能輸送網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)。變電站的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常直接關(guān)系到區(qū)域供電質(zhì)量的好壞。
變電站內(nèi)的保護(hù)室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運(yùn)行設(shè)備，這些設(shè)備的正常運(yùn)行對(duì)變電站的環(huán)境要求比較高。為了達(dá)到設(shè)備正常運(yùn)行需要的環(huán)境參數(shù)，變電站內(nèi)安裝了空調(diào)、采暖等環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備。首先由于變電站管理方式都為無(wú)人值守方式，因此環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行方式為24小時(shí)不間斷運(yùn)行，容易發(fā)生設(shè)備損壞。環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行異常會(huì)引起變電站環(huán)境參數(shù)改變，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致變電設(shè)備發(fā)生故障，直接影響到電力生產(chǎn)安全。其次大功率的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備如空調(diào)、電暖器等設(shè)備都有冗余備份，如果全部長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)，除了會(huì)縮短設(shè)備壽命，也會(huì)造成電力資源的浪費(fèi)。因此如何利用變電站自身的環(huán)境因素提高建筑物內(nèi)溫度自維能力是值得探討的。
2 目的和意義
本項(xiàng)目擬結(jié)合變電站自身環(huán)境溫度建立一套變電站環(huán)境控制輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站環(huán)境參數(shù)、調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)管理。變電站環(huán)境輔助控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)變電站環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過(guò)內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程手動(dòng)起停控制或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)定參數(shù)自動(dòng)控制環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施可以做到對(duì)變電站環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)變電站環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的集中控制，zui大限度的為變電站變電設(shè)備正常運(yùn)行提供一個(gè)良好的環(huán)境。同時(shí)也延長(zhǎng)了環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的使用壽命，減少電能浪費(fèi)。
3核心技術(shù)原理
變電站智能環(huán)境風(fēng)機(jī)控制技術(shù)是基于將機(jī)械送風(fēng)、自然排風(fēng)通風(fēng)系統(tǒng)，與物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)相結(jié)合，形成風(fēng)機(jī)可控氣流通風(fēng)技術(shù)，應(yīng)用于電氣設(shè)備室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)。降低溫控系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行工況參數(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行故障實(shí)行預(yù)判并遠(yuǎn)程報(bào)警。
智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在正常工作中，當(dāng)檢測(cè)外部環(huán)境溫度低于閾值時(shí)要關(guān)閉對(duì)外排風(fēng)風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)為開(kāi)啟對(duì)內(nèi)排風(fēng)風(fēng)機(jī)以調(diào)節(jié)高壓室、保護(hù)室的溫度。本技術(shù)的核心成果是變電站智能環(huán)境風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。安裝在變電站內(nèi)電氣設(shè)備對(duì)運(yùn)行環(huán)境溫濕度有明確要求的房間：高壓室、保護(hù)室等常規(guī)系統(tǒng)需要設(shè)置空調(diào)、采暖設(shè)備的房間，有效控制室內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行所需的環(huán)境溫度、濕度，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境智能控制的同時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)站可以對(duì)所有安裝智能環(huán)境控制系統(tǒng)的變電站實(shí)現(xiàn)與無(wú)人值守變電站相似的功能。
4系統(tǒng)配置
系統(tǒng)區(qū)域控制器通過(guò)總線與被控設(shè)備及環(huán)境參數(shù)采集器相連接。軸流風(fēng)機(jī)在外邊供電電路上加裝遠(yuǎn)程控制器。環(huán)境參數(shù)采集器將現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)如溫度參數(shù)傳輸?shù)絽^(qū)域控制器，區(qū)域控制器將采集到的環(huán)境參數(shù)及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心的中心服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。操作隊(duì)工作人員可以通過(guò)安裝在計(jì)算機(jī)上的客戶端軟件通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)連接到中心服務(wù)器對(duì)各個(gè)變電站的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行情況及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行查看，并可以通過(guò)中心服務(wù)器對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
4.1 監(jiān)測(cè)單元
在變壓器室及主控樓外部按照分區(qū)對(duì)稱設(shè)置四組高精度數(shù)字測(cè)溫模塊，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、低延滯性、強(qiáng)抗化學(xué)污染能力和優(yōu)良的可重復(fù)性。溫度測(cè)量范圍寬、精度高。
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帶有通訊接口，便于數(shù)據(jù)傳輸。各分區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)傳回智能輔助系統(tǒng)后取均值作為條件判斷參數(shù)。
4.2區(qū)域控制器
區(qū)域控制器采用高速ARM嵌入式平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)傳送接口，用于連接變電站內(nèi)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制器、環(huán)境參數(shù)采集器等設(shè)備。具有以太網(wǎng)、光纖接口，可以方便的接入電力數(shù)據(jù)網(wǎng)。區(qū)域控制器內(nèi)置自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、計(jì)劃執(zhí)行等多種操作模式，支持遠(yuǎn)程設(shè)置。
4.3 邊界條件
在對(duì)變電站所處環(huán)境溫度進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)后，將數(shù)據(jù)傳送至智能輔助系統(tǒng)的后臺(tái)進(jìn)行比較判斷。在變壓器室溫度低于20℃時(shí)，內(nèi)外風(fēng)機(jī)均處于關(guān)閉狀態(tài)。在變壓器室溫度高于20℃時(shí)但室外溫度低于15℃閾值時(shí)，將指令關(guān)閉外風(fēng)機(jī)及其百葉，封閉對(duì)外散熱通道，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)風(fēng)機(jī)及其百葉，向設(shè)備室其輸送變壓器室內(nèi)熱源散熱量；在變壓器室溫度高于20℃時(shí)且室外溫度高于15℃閾值時(shí)，將指令啟動(dòng)外風(fēng)機(jī)及其百葉，同時(shí)關(guān)閉內(nèi)風(fēng)機(jī)及其百葉，封閉對(duì)內(nèi)散熱通道，將變壓器的熱空氣輸送到主控樓外部環(huán)境中。
4.4 風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制器
風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制器采用旁路接入方式，為用戶提供一個(gè)監(jiān)控通訊接口。通過(guò)該接口可獲取現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和控制每臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟停。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的遙測(cè)、遙控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與遠(yuǎn)程維護(hù)。加裝該控制板后不會(huì)影響風(fēng)機(jī)本身控制電路的操作，用戶既可以通過(guò)原來(lái)的控制電路操作風(fēng)機(jī)啟停，又可以通過(guò)向風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制器下達(dá)命令來(lái)控制。
4.5其它配置
在調(diào)度中心設(shè)置一組服務(wù)器用于存儲(chǔ)區(qū)域站數(shù)據(jù)和統(tǒng)一處理操作指令。
在集控站設(shè)置一臺(tái)工作站接受報(bào)警信號(hào)及發(fā)布操作指令。
為達(dá)到轉(zhuǎn)換風(fēng)道功能，除原有每個(gè)變壓器室的四臺(tái)風(fēng)機(jī)（簡(jiǎn)稱外風(fēng)機(jī)）外，還需要在每個(gè)變壓器室相鄰高壓室及保護(hù)室側(cè)增加安裝兩臺(tái)風(fēng)機(jī)（簡(jiǎn)稱內(nèi)風(fēng)機(jī)）。通過(guò)內(nèi)外風(fēng)機(jī)進(jìn)行電氣閉鎖聯(lián)動(dòng)配合，以達(dá)到對(duì)工作區(qū)的室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)的有效響應(yīng)。在高壓室及保護(hù)室內(nèi)加裝通風(fēng)管道，以便約束熱空氣在室內(nèi)的流向分布，更加合理的利用散熱來(lái)提升室內(nèi)溫度。
5技術(shù)優(yōu)勢(shì)
5.1 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)控制
智能環(huán)境風(fēng)機(jī)控制設(shè)備采用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)，可以方便地將設(shè)備控制區(qū)域的溫度、設(shè)備運(yùn)行狀況等重要參數(shù)和狀態(tài)通過(guò)無(wú)線或有線傳輸?shù)奖O(jiān)視地點(diǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度變化和室外氣象條件變化，以閾值控制方式，智能調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的出力及方向，從而在保證變壓器室散熱能力的情況下，充分利用排出熱空氣的包含的能量，作為高壓室及保護(hù)室的溫度補(bǔ)償。
5.2有效調(diào)節(jié)各設(shè)備室內(nèi)的溫度平衡
通過(guò)對(duì)全站環(huán)境熱量的再分配，有效的維持變壓器室、高壓室及保護(hù)室等設(shè)備室內(nèi)穩(wěn)定的溫度梯度，保持了室內(nèi)各處溫度的平衡性，達(dá)到了冬暖夏涼的目的。
5.3降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用
通過(guò)環(huán)境熱量的在平衡，既充分利用了全站的環(huán)境溫度自調(diào)節(jié)潛力，又降低了溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)。進(jìn)而達(dá)到了能耗的下降。除此之外，智能環(huán)境控制系統(tǒng)由于有效控制室內(nèi)的氣壓梯度，通過(guò)進(jìn)風(fēng)有效過(guò)濾、維持室內(nèi)微正壓，可有效維持室內(nèi)的清潔，減少檢修維護(hù)工作量。
6 結(jié)論
智能環(huán)境風(fēng)機(jī)控制技術(shù)有效解決變電站電氣設(shè)備運(yùn)行的室內(nèi)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)問(wèn)題，提高變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更好地服務(wù)社會(huì)。該項(xiàng)技術(shù)的使用，有效地解決電氣設(shè)備室內(nèi)運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，此技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各電壓等級(jí)變電站的電氣設(shè)備室、二次設(shè)備間、開(kāi)關(guān)柜室、等常規(guī)通風(fēng)系統(tǒng)需設(shè)置空調(diào)設(shè)備的房間，包含新建、改建、擴(kuò)建工程。
