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摘要：變電站內的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設備，這些設備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設備正常運行需要的環(huán)境參數，變電站內安裝了空調、采暖等環(huán)境調節設備。一方面是變壓器等散熱大戶(hù)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溫設備耗費能源保持設備室溫度。如何利用變電站自身的環(huán)境因素提高建筑物內溫度自維能力進(jìn)而達到節約能源的目的是值得探討的。
1研究背景
變電站是電力系統電能發(fā)、變、輸、配四大*環(huán)節中的zui重要的環(huán)節，是支撐電能輸送網(wǎng)絡(luò )的中心節點(diǎn)。變電站的運轉是否正常直接關(guān)系到區域供電質(zhì)量的好壞。
變電站內的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設備，這些設備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設備正常運行需要的環(huán)境參數，變電站內安裝了空調、采暖等環(huán)境調節設備。首先由于變電站管理方式都為無(wú)人值守方式，因此環(huán)境調節設備運行方式為24小時(shí)不間斷運行，容易發(fā)生設備損壞。環(huán)境調節設備運行異常會(huì )引起變電站環(huán)境參數改變，如果不能及時(shí)發(fā)現就會(huì )導致變電設備發(fā)生故障，直接影響到電力生產(chǎn)安全。其次大功率的環(huán)境調節設備如空調、電暖器等設備都有冗余備份，如果全部長(cháng)時(shí)間啟動(dòng)，除了會(huì )縮短設備壽命，也會(huì )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溫度自維能力是值得探討的。
2 目的和意義
本項目擬結合變電站自身環(huán)境溫度建立一套變電站環(huán)境控制輔助系統，實(shí)現對變電站環(huán)境參數、調節設備運行狀態(tài)的遠程監控和自動(dòng)管理。變電站環(huán)境輔助控制系統可實(shí)現變電站環(huán)境調節設備運行狀態(tài)的遠程監控，通過(guò)內部通訊網(wǎng)絡(luò )對環(huán)境調節設備實(shí)施遠程手動(dòng)起?？刂苹蚋鶕F場(chǎng)環(huán)境和設定參數自動(dòng)控制環(huán)境調節設備的運行。通過(guò)本項目的實(shí)施可以做到對變電站環(huán)境實(shí)時(shí)監控，對變電站環(huán)境調節設備的集中控制，zui大限度的為變電站變電設備正常運行提供一個(gè)良好的環(huán)境。同時(shí)也延長(cháng)了環(huán)境調節設備的使用壽命，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，與物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)相結合，形成風(fēng)機可控氣流通風(fēng)技術(shù)，應用于電氣設備室內環(huán)境控制系統。降低溫控系統的運行能耗，對系統的運行工況參數實(shí)現遠傳，并對系統運行故障實(shí)行預判并遠程報警。
智能輔助監控系統在正常工作中，當檢測外部環(huán)境溫度低于閾值時(shí)要關(guān)閉對外排風(fēng)風(fēng)機，轉為開(kāi)啟對內排風(fēng)風(fēng)機以調節高壓室、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。安裝在變電站內電氣設備對運行環(huán)境溫濕度有明確要求的房間：高壓室、保護室等常規系統需要設置空調、采暖設備的房間，有效控制室內電氣設備運行所需的環(huán)境溫度、濕度，結合物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，實(shí)現室內環(huán)境智能控制的同時(shí)，通過(guò)遠程服務(wù)站可以對所有安裝智能環(huán)境控制系統的變電站實(shí)現與無(wú)人值守變電站相似的功能。
4系統配置
系統區域控制器通過(guò)總線(xiàn)與被控設備及環(huán)境參數采集器相連接。軸流風(fēng)機在外邊供電電路上加裝遠程控制器。環(huán)境參數采集器將現場(chǎng)的環(huán)境參數如溫度參數傳輸到區域控制器，區域控制器將采集到的環(huán)境參數及風(fēng)機的運行狀態(tài)數據通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò )傳輸到調度中心的中心服務(wù)器進(jìn)行存儲和處理。操作隊工作人員可以通過(guò)安裝在計算機上的客戶(hù)端軟件通過(guò)內部局域網(wǎng)連接到中心服務(wù)器對各個(gè)變電站的環(huán)境調節設備的運行情況及環(huán)境參數進(jìn)行查看，并可以通過(guò)中心服務(wù)器對變電站的設備進(jìn)行遠程控制。
4.1 監測單元
在變壓器室及主控樓外部按照分區對稱(chēng)設置四組高精度數字測溫模塊，具有優(yōu)良的穩定性、低延滯性、強抗化學(xué)污染能力和優(yōu)良的可重復性。溫度測量范圍寬、精度高。
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帶有通訊接口，便于數據傳輸。各分區測量數據傳回智能輔助系統后取均值作為條件判斷參數。
4.2區域控制器
區域控制器采用高速ARM嵌入式平臺，具有數據傳送接口，用于連接變電站內風(fēng)機遠程控制器、環(huán)境參數采集器等設備。具有以太網(wǎng)、光纖接口，可以方便的接入電力數據網(wǎng)。區域控制器內置自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、計劃執行等多種操作模式，支持遠程設置。
4.3 邊界條件
在對變電站所處環(huán)境溫度進(jìn)行多點(diǎn)監測后，將數據傳送至智能輔助系統的后臺進(jìn)行比較判斷。在變壓器室溫度低于20℃時(shí)，內外風(fēng)機均處于關(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)機及其百葉，封閉對外散熱通道，同時(shí)啟動(dòng)內風(fēng)機及其百葉，向設備室其輸送變壓器室內熱源散熱量；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)機及其百葉，同時(shí)關(guān)閉內風(fēng)機及其百葉，封閉對內散熱通道，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(hù)提供一個(gè)監控通訊接口。通過(guò)該接口可獲取現場(chǎng)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(shí)現對風(fēng)機的遙測、遙控，實(shí)現遠程監控與遠程維護。加裝該控制板后不會(huì )影響風(fēng)機本身控制電路的操作，用戶(hù)既可以通過(guò)原來(lái)的控制電路操作風(fēng)機啟停，又可以通過(guò)向風(fēng)機遠程控制器下達命令來(lái)控制。
4.5其它配置
在調度中心設置一組服務(wù)器用于存儲區域站數據和統一處理操作指令。
在集控站設置一臺工作站接受報警信號及發(fā)布操作指令。
為達到轉換風(fēng)道功能，除原有每個(gè)變壓器室的四臺風(fēng)機（簡(jiǎn)稱(chēng)外風(fēng)機）外，還需要在每個(gè)變壓器室相鄰高壓室及保護室側增加安裝兩臺風(fēng)機（簡(jiǎn)稱(chēng)內風(fēng)機）。通過(guò)內外風(fēng)機進(jìn)行電氣閉鎖聯(lián)動(dòng)配合，以達到對工作區的室內外環(huán)境參數的有效響應。在高壓室及保護室內加裝通風(fēng)管道，以便約束熱空氣在室內的流向分布，更加合理的利用散熱來(lái)提升室內溫度。
5技術(shù)優(yōu)勢
5.1 實(shí)現室內環(huán)境的自動(dòng)控制
智能環(huán)境風(fēng)機控制設備采用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)，可以方便地將設備控制區域的溫度、設備運行狀況等重要參數和狀態(tài)通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)傳輸到監視地點(diǎn)。通過(guò)監測室內溫度變化和室外氣象條件變化，以閾值控制方式，智能調整通風(fēng)系統的出力及方向，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有效調節各設備室內的溫度平衡
通過(guò)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備室內穩定的溫度梯度，保持了室內各處溫度的平衡性，達到了冬暖夏涼的目的。
5.3降低運行維護費用
通過(guò)環(huán)境熱量的在平衡，既充分利用了全站的環(huán)境溫度自調節潛力，又降低了溫度調節系統的運行小時(shí)數。進(jìn)而達到了能耗的下降。除此之外，智能環(huán)境控制系統由于有效控制室內的氣壓梯度，通過(guò)進(jìn)風(fēng)有效過(guò)濾、維持室內微正壓，可有效維持室內的清潔，減少檢修維護工作量。
6 結論
智能環(huán)境風(fēng)機控制技術(shù)有效解決變電站電氣設備運行的室內環(huán)境溫度調節問(wèn)題，提高變電站運行的安全穩定性，使電網(wǎng)更好地服務(wù)社會(huì )。該項技術(shù)的使用，有效地解決電氣設備室內運行環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，此技術(shù)可廣泛應用于各電壓等級變電站的電氣設備室、二次設備間、開(kāi)關(guān)柜室、等常規通風(fēng)系統需設置空調設備的房間，包含新建、改建、擴建工程。
