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摘要：變電站內(nèi)的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設(shè)備，這些設(shè)備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設(shè)備正常運行需要的環(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)溫度自維能力進而達到節(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。變電站的運轉(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)的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設(shè)備，這些設(shè)備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設(shè)備正常運行需要的環(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人值守方式，因此環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運行方式為24小時不間斷運行，容易發(fā)生設(shè)備損壞。環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運行異常會引起變電站環(huán)境參數(shù)改變，如果不能及時發(fā)現(xiàn)就會導(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，如果全部長時間啟動，除了會縮短設(shè)備壽命，也會造成電力資源的浪費。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)，實現(xiàn)對變電站環(huán)境參數(shù)、調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控和自動管理。變電站環(huán)境輔助控制系統(tǒng)可實現(xiàn)變電站環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，通過內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備實施遠程手動起停控制或根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)定參數(shù)自動控制環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的運行。通過本項目的實施可以做到對變電站環(huán)境實時監(jiān)控，對變電站環(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)備正常運行提供一個良好的環(huán)境。同時也延長了環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的使用壽命，減少電能浪費。
3核心技術(shù)原理
變電站智能環(huán)境風(fēng)機控制技術(shù)是基于將機械送風(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)的運行能耗，對系統(tǒng)的運行工況參數(shù)實現(xiàn)遠傳，并對系統(tǒng)運行故障實行預(yù)判并遠程報警。
智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在正常工作中，當(dāng)檢測外部環(huán)境溫度低于閾值時要關(guān)閉對外排風(fēng)風(fēng)機，轉(zhuǎn)為開啟對內(nèi)排風(fēng)風(fēng)機以調(diào)節(jié)高壓室、保護室的溫度。本技術(shù)的核心成果是變電站智能環(huán)境風(fēng)機控制系統(tǒng)。安裝在變電站內(nèi)電氣設(shè)備對運行環(huán)境溫濕度有明確要求的房間：高壓室、保護室等常規(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)，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境智能控制的同時，通過遠程服務(wù)站可以對所有安裝智能環(huán)境控制系統(tǒng)的變電站實現(xiàn)與無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)機在外邊供電電路上加裝遠程控制器。環(huán)境參數(shù)采集器將現(xiàn)場的環(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)機的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心的中心服務(wù)器進行存儲和處理。操作隊工作人員可以通過安裝在計算機上的客戶端軟件通過內(nèi)部局域網(wǎng)連接到中心服務(wù)器對各個變電站的環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的運行情況及環(huán)境參數(shù)進行查看，并可以通過中心服務(wù)器對變電站的設(shè)備進行遠程控制。
4.1 監(jiān)測單元
在變壓器室及主控樓外部按照分區(qū)對稱設(shè)置四組高精度數(shù)字測溫模塊，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、低延滯性、強抗化學(xué)污染能力和優(yōu)良的可重復(fù)性。溫度測量范圍寬、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，具有數(shù)據(jù)傳送接口，用于連接變電站內(nèi)風(fēng)機遠程控制器、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)置自動控制、手動控制、計劃執(zhí)行等多種操作模式，支持遠程設(shè)置。
4.3 邊界條件
在對變電站所處環(huán)境溫度進行多點監(jiān)測后，將數(shù)據(jù)傳送至智能輔助系統(tǒng)的后臺進行比較判斷。在變壓器室溫度低于20℃時，內(nèi)外風(fēng)機均處于關(guān)閉狀態(tài)。在變壓器室溫度高于20℃時但室外溫度低于15℃閾值時，將指令關(guān)閉外風(fēng)機及其百葉，封閉對外散熱通道，同時啟動內(nèi)風(fēng)機及其百葉，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℃時且室外溫度高于15℃閾值時，將指令啟動外風(fēng)機及其百葉，同時關(guān)閉內(nèi)風(fēng)機及其百葉，封閉對內(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)機遠程控制器
風(fēng)機遠程控制器采用旁路接入方式，為用戶提供一個監(jiān)控通訊接口。通過該接口可獲取現(xiàn)場每臺風(fēng)機的運行狀態(tài)和控制每臺風(fēng)機的啟停。從而實現(xiàn)對風(fēng)機的遙測、遙控，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與遠程維護。加裝該控制板后不會影響風(fēng)機本身控制電路的操作，用戶既可以通過原來的控制電路操作風(fēng)機啟停，又可以通過向風(fēng)機遠程控制器下達命令來控制。
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)置一臺工作站接受報警信號及發(fā)布操作指令。
為達到轉(zhuǎn)換風(fēng)道功能，除原有每個變壓器室的四臺風(fēng)機（簡稱外風(fēng)機）外，還需要在每個變壓器室相鄰高壓室及保護室側(cè)增加安裝兩臺風(fēng)機（簡稱內(nèi)風(fēng)機）。通過內(nèi)外風(fēng)機進行電氣閉鎖聯(lián)動配合，以達到對工作區(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提升室內(nèi)溫度。
5技術(shù)優(yōu)勢
5.1 實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的自動控制
智能環(huán)境風(fēng)機控制設(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)備運行狀況等重要參數(shù)和狀態(tài)通過無線或有線傳輸?shù)奖O(jiān)視地點。通過監(jiān)測室內(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，作為高壓室及保護室的溫度補償。
5.2有效調(diào)節(jié)各設(shè)備室內(nèi)的溫度平衡
通過對全站環(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，達到了冬暖夏涼的目的。
5.3降低運行維護費用
通過環(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)的運行小時數(shù)。進而達到了能耗的下降。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，通過進風(fēng)有效過濾、維持室內(nèi)微正壓，可有效維持室內(nèi)的清潔，減少檢修維護工作量。
6 結(jié)論
智能環(huán)境風(fēng)機控制技術(shù)有效解決變電站電氣設(shè)備運行的室內(nèi)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)問題，提高變電站運行的安全穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更好地服務(wù)社會。該項技術(shù)的使用，有效地解決電氣設(shè)備室內(nèi)運行環(huán)境問題的同時，此技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各電壓等級變電站的電氣設(shè)備室、二次設(shè)備間、開關(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、擴建工程。
