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淺析新型高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

 更新日期:2024-01-16 點(diǎn)擊量:268

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:針對目前高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在可靠性、擴(kuò)展性、靈活性、方使性等方面存在的問題,提出一種新型環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)由SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳感器等組成,實(shí)時監(jiān)測高壓開關(guān)配電寶環(huán)境中SF6氣體濃度、氧氣含量、環(huán)境溫濕度等參數(shù)。本系統(tǒng)具有可靠性高、擴(kuò)充方便、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便、抗干撫能力強(qiáng)等特點(diǎn),可有效地保障進(jìn)入高壓開關(guān)配電室現(xiàn)場的工作人員的人身安全。

關(guān)鍵詞:高壓開關(guān)配電室:SF6:環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

0.引言

高壓開關(guān)是智能電網(wǎng)重要組成部分,高壓開關(guān)安全可靠運(yùn)行,是整個電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證。目前,高壓開關(guān)均采用SF6氣體作為絕緣保護(hù)氣體,在常溫下SF6是一種無色無味的氣體,純凈的SF6體本身無毒,但經(jīng)過高壓、電弧作用后的分解產(chǎn)物中包含多種有毒的氣體,一旦有毒的氣體泄漏到高壓開關(guān)室環(huán)境中,將會給高壓開關(guān)室內(nèi)工作人員的健康帶來嚴(yán)重危害,因此,對高壓開關(guān)室環(huán)境中是否有SF6氣體泄漏進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。同時,我國電業(yè)安全操作規(guī)程中也明確提出,在高壓開關(guān)配電室應(yīng)安裝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),并要求系統(tǒng)具有SF6氣體濃度超標(biāo)自動啟動排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能。

1.環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

1.1SF6氣體濃度傳感器的選用

SF6氣體濃度傳感器是整個環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分,該傳感器質(zhì)量的好壞,工作是否可靠直接決定環(huán)境中SF6氣體濃度檢測的準(zhǔn)確性,進(jìn)而決定系統(tǒng)對現(xiàn)場排風(fēng)扇控制的準(zhǔn)確性。

目前,市場上SF6氣體濃度傳感器主要采用以下幾種原理:半導(dǎo)體原理、激光原理、電化學(xué)原理、紅外吸收原理。半導(dǎo)體原理的SF6氣體濃度傳感器不能定量測量,只能定性檢測,會經(jīng)常出現(xiàn)漏報警和誤報警的現(xiàn)象:激光原理的SF6濃度傳感器定量檢測精度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激光管易碎、維護(hù)困難:電化學(xué)原理的SF6濃度傳感器,定量檢測精度較高,但需要經(jīng)常更換傳感器的膜片和電解液,不易維護(hù)。

1.2檢測信號的輸出形式

在傳感器信號的輸出形式上,主要有4~20mA模擬量輸出形式和RS485總線輸出兩種輸出形式。

4~20mA模擬量的輸出形式,需要將每一個檢測通道的信號線都連接到監(jiān)控主機(jī),布線繁瑣,擴(kuò)展困難。

有些生產(chǎn)廠家采用了RS485總線通訊方式組成環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)但由于通訊協(xié)議過于簡單,抗干擾能力不強(qiáng),系統(tǒng)經(jīng)常受強(qiáng)磁場、強(qiáng)電場的干擾,而通訊不暢,無法傳輸檢測數(shù)據(jù)。

1.3通道切換方式的選用

有些生產(chǎn)廠家采用通道分時切換的方式,實(shí)現(xiàn)對多個監(jiān)測點(diǎn)的信號檢測,這種檢測不是實(shí)時的,而且檢測的精度低。

2.系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器、SIEMENS可編程控制器(PLC)、昆侖通態(tài)觸摸屏、溫濕度傳感器、紅外傳感器、聲光報警器、控制繼電器等組成。其組成如圖1所示。系統(tǒng)采用西門子SIMATICS7-200系列可編程控制器(PLC)作為數(shù)據(jù)采集與控制的核心部件,昆侖通態(tài)觸摸屏作為數(shù)據(jù)顯示、存儲部件,采用德國進(jìn)口的紅外吸收原理的SF6氣體濃度傳感器和日本進(jìn)口的氧氣含量傳感器為主要部件,配上通訊、電源隔離、信號隔離、抗電磁干擾等電路,組成SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器,使傳感器具有檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗于擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),采用RS485總線輸出,使系統(tǒng)擴(kuò)充更為容易,滿足現(xiàn)場各項要求。

3.系統(tǒng)功能

3.1數(shù)據(jù)檢測與控制

當(dāng)配電室環(huán)境中某一監(jiān)測點(diǎn)SF6氣體的濃度高于設(shè)定的報警值時,或者氧氣的含量低于設(shè)定值時,可編程控制器通過控制繼電器啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)換氣,同時啟動聲光報警器,輸出聲光報警;當(dāng)環(huán)境中SF6氣體的濃度或氧氣含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時,關(guān)閉現(xiàn)場排風(fēng)扇,停止聲光報警;當(dāng)有人員進(jìn)入配電室現(xiàn)場時,系統(tǒng)自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng),另外,可編程控制器還可以根據(jù)設(shè)定,定時啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇或手動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇。

3.2監(jiān)測點(diǎn)動態(tài)參數(shù)配胃表

由于不同的高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)數(shù)不同、傳感器地址不同、配置方式與排風(fēng)扇的控制方式也不相同,本系統(tǒng)特別設(shè)置了動態(tài)參數(shù)配置表,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高度靈活性和擴(kuò)展性。具體功能說明如下:

(1)監(jiān)測點(diǎn)安裝情況靈活配置

如圖2所示,動態(tài)參數(shù)配置表的第1列為監(jiān)測點(diǎn)編號,圖中只顯示8個監(jiān)測點(diǎn),實(shí)際應(yīng)用中可為16路、32路、64路等。當(dāng)某一監(jiān)測點(diǎn)安裝有SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器,就按下相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)后面的按鈕,按鈕上的符號由“X"變?yōu)椤啊?,表示此監(jiān)測點(diǎn)安裝了SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器,反之,當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)后面按鈕上的符號“X"時,表明此監(jiān)測點(diǎn)沒有安裝傳感器,通過操作按鈕,可在“X"和“√"之間切換。SF6濃度變送器和氧氣含量變送器的安裝情況可分別設(shè)定,而安裝SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器需要將SF6和02均設(shè)置為“√";溫濕度變送器設(shè)置方法與SF6/02變送器的設(shè)置方法相同。

(2)變送器地址靈活配置

變送器采用RS485總線數(shù)字量輸出的方式,每一臺變送器在出廠前均設(shè)置有固定的地址標(biāo)識。本系統(tǒng)中,通過在相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)相應(yīng)變送器地址設(shè)定框內(nèi)輸入地址,可以方便地設(shè)置安裝在系統(tǒng)中的任意一臺變送器的通訊地址,使得在系統(tǒng)中更換、增加變送器后,不需要修改系統(tǒng)程序,大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性與實(shí)用性。

(3)排風(fēng)扇組控制靈活配置

當(dāng)配電室環(huán)境中SF6氣體濃度超標(biāo)或氧氣含量過低時,本系統(tǒng)具有自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能。本系統(tǒng)將現(xiàn)場排風(fēng)扇分為4組分別控制,通過對每一個監(jiān)測點(diǎn)參數(shù)超標(biāo)后,對4組排風(fēng)扇啟動的設(shè)置,可以靈活地設(shè)置排風(fēng)扇的啟動方案,當(dāng)環(huán)境中有多個監(jiān)測點(diǎn)超標(biāo)的情況,將合并執(zhí)行排風(fēng)扇的啟動方案。

(4)系統(tǒng)參數(shù)配置表

為了增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性,適應(yīng)不同現(xiàn)場的要求,本系統(tǒng)設(shè)置了系統(tǒng)參數(shù)配置表。

4.安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

4.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒檢測器)。

4.2應(yīng)用場所

適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實(shí)時監(jiān)測

能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息,實(shí)時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

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4.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中,可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

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4.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

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4.4.4運(yùn)行報表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報表。

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4.4.5實(shí)時告警

具有實(shí)時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

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4.4.6歷史事件查詢

能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。 

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4.4.7用戶權(quán)限管理

設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

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4.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

支持實(shí)時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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4.4.9遙控功能

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

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4.5系統(tǒng)硬件配置

名稱

型號

圖片

功能

系統(tǒng)

ACREL-2000E

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控,可對燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制。實(shí)現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制,優(yōu)化動力環(huán)境,避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障,保證維護(hù)人員安全,延長設(shè)備使用壽命,實(shí)現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

智能通信管理機(jī)

Anet-2E4SM

IMG_5349

通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴(kuò)展。

主機(jī)

Acrel-2000E/A

數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、報警事件記錄查詢,可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動啟動風(fēng)機(jī)、聲光報警器、空調(diào)、水泵等設(shè)備。

Acrel-2000E/B

參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。

Acrel-2000E/M

參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。

Acrel-2000E/G

參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝

環(huán)境監(jiān)測硬件

RS-WS-NO1-8

微信圖片_2020061110162115

用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC85~265V工作溫度:-40。0℃~99。9℃工作濕度:0%RH~99%RH

BRJ-307

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光電式煙霧傳感;電源正極(DC12V):+12V,繼電器輸出:常開觸點(diǎn)

RS-SJ-N01R01-2

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接觸式水浸傳感器,監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況,工作電源:DC10-30V工作溫度:-20℃~+60℃工作濕度:0%RH~80%RH響應(yīng)時間:1s繼電器輸出:常開觸點(diǎn)

環(huán)境監(jiān)測硬件

T35-II-5。6

風(fēng)量4800,帶溫控器,帶消聲段,電機(jī)變頻

AT8002

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常開型;感應(yīng)距離:30-50mm材質(zhì):鋅合金,銀灰色電度干接點(diǎn)輸出

DS-2DC6120BY-A

QQ截圖20180403144531

視頻監(jiān)控

ARTU-KJ8

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8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出

5.結(jié)束語

本文設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)對電廠、變電站等電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn),保障工作人員的身體健康,都有著十分重要的意義。隨著國家對智能電網(wǎng)工作的大力推進(jìn),高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中必然會發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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