淺析新型高壓開關配電室環境監測係統的設計

程瑜

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要:針對目前高壓開關(guan) 配電室環境監測係統在可靠性、擴展性、靈活性、方使性等方麵存在的問題，提出一種新型環境監測係統的設計方案。係統由SIEMENS可編程控製器(PLC)及傳(chuan) 感器等組成，實時監測高壓開關(guan) 配電寶環境中SF6氣體(ti) 濃度、氧氣含量、環境溫濕度等參數。本係統具有可靠性高、擴充方便、性能穩定、維護方便、抗幹撫能力強等特點，可有效地保障進入高壓開關(guan) 配電室現場的工作人員的人身安全。

關(guan) 鍵詞:高壓開關(guan) 配電室:SF6:環境監測係統

0.引言

高壓開關(guan) 是智能電網重要組成部分，高壓開關(guan) 安全可靠運行，是整個(ge) 電網安全運行的重要保證。目前，高壓開關(guan) 均采用SF6氣體(ti) 作為(wei) 絕緣保護氣體(ti) ，在常溫下SF6是一種無色無味的氣體(ti) ，純淨的SF6體(ti) 本身無毒，但經過高壓、電弧作用後的分解產(chan) 物中包含多種有毒的氣體(ti) ，一旦有毒的氣體(ti) 泄漏到高壓開關(guan) 室環境中，將會(hui) 給高壓開關(guan) 室內(nei) 工作人員的健康帶來嚴(yan) 重危害，因此，對高壓開關(guan) 室環境中是否有SF6氣體(ti) 泄漏進行實時監測。同時，我國電業(ye) 安全操作規程中也明確提出，在高壓開關(guan) 配電室應安裝環境監測係統，並要求係統具有SF6氣體(ti) 濃度超標自動啟動排風扇進行排風的功能。

1.環境監測係統存在的問題

1.1SF6氣體(ti) 濃度傳(chuan) 感器的選用

SF6氣體(ti) 濃度傳(chuan) 感器是整個(ge) 環境監測係統的重要組成部分，該傳(chuan) 感器質量的好壞，工作是否可靠直接決(jue) 定環境中SF6氣體(ti) 濃度檢測的準確性，進而決(jue) 定係統對現場排風扇控製的準確性。

目前，市場上SF6氣體(ti) 濃度傳(chuan) 感器主要采用以下幾種原理:半導體(ti) 原理、激光原理、電化學原理、紅外吸收原理。半導體(ti) 原理的SF6氣體(ti) 濃度傳(chuan) 感器不能定量測量，隻能定性檢測，會(hui) 經常出現漏報警和誤報警的現象:激光原理的SF6濃度傳(chuan) 感器定量檢測精度不高、結構複雜、激光管易碎、維護困難:電化學原理的SF6濃度傳(chuan) 感器，定量檢測精度較高，但需要經常更換傳(chuan) 感器的膜片和電解液，不易維護。

1.2檢測信號的輸出形式

在傳(chuan) 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(liang) 種輸出形式。

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

有些生產(chan) 廠家采用了RS485總線通訊方式組成環境監測係統但由於(yu) 通訊協議過於(yu) 簡單，抗幹擾能力不強，係統經常受強磁場、強電場的幹擾，而通訊不暢，無法傳(chuan) 輸檢測數據。

1.3通道切換方式的選用

有些生產(chan) 廠家采用通道分時切換的方式，實現對多個(ge) 監測點的信號檢測，這種檢測不是實時的，而且檢測的精度低。

2.係統組成

本係統由SF6濃度/氧氣含量複合傳(chuan) 感器、SIEMENS可編程控製器(PLC)、昆侖(lun) 通態觸摸屏、溫濕度傳(chuan) 感器、紅外傳(chuan) 感器、聲光報警器、控製繼電器等組成。其組成如圖1所示。係統采用西門子SIMATICS7-200係列可編程控製器(PLC)作為(wei) 數據采集與(yu) 控製的核心部件，昆侖(lun) 通態觸摸屏作為(wei) 數據顯示、存儲(chu) 部件，采用德國進口的紅外吸收原理的SF6氣體(ti) 濃度傳(chuan) 感器和日本進口的氧氣含量傳(chuan) 感器為(wei) 主要部件，配上通訊、電源隔離、信號隔離、抗電磁幹擾等電路，組成SF6濃度/氧氣含量複合傳(chuan) 感器，使傳(chuan) 感器具有檢測精度高、穩定性好、抗於(yu) 擾能力強、維護方便等優(you) 點，采用RS485總線輸出，使係統擴充更為(wei) 容易，滿足現場各項要求。

3.係統功能

3.1數據檢測與(yu) 控製

當配電室環境中某一監測點SF6氣體(ti) 的濃度高於(yu) 設定的報警值時，或者氧氣的含量低於(yu) 設定值時，可編程控製器通過控製繼電器啟動現場排風扇進行排風換氣，同時啟動聲光報警器，輸出聲光報警;當環境中SF6氣體(ti) 的濃度或氧氣含量達到標準時，關(guan) 閉現場排風扇，停止聲光報警;當有人員進入配電室現場時，係統自動啟動現場排風扇進行排風，另外，可編程控製器還可以根據設定，定時啟動現場排風扇或手動啟動現場排風扇。

3.2監測點動態參數配胃表

由於(yu) 不同的高壓開關(guan) 配電室環境監測點數不同、傳(chuan) 感器地址不同、配置方式與(yu) 排風扇的控製方式也不相同，本係統特別設置了動態參數配置表，從(cong) 而實現係統的高度靈活性和擴展性。具體(ti) 功能說明如下:

(1)監測點安裝情況靈活配置

如圖2所示，動態參數配置表的第1列為(wei) 監測點編號，圖中隻顯示8個(ge) 監測點，實際應用中可為(wei) 16路、32路、64路等。當某一監測點安裝有SF6濃度/氧氣含量複合傳(chuan) 感器，就按下相應監測點後麵的按鈕，按鈕上的符號由“X”變為(wei) “√”，表示此監測點安裝了SF6濃度/氧氣含量複合傳(chuan) 感器，反之，當監測點後麵按鈕上的符號“X”時，表明此監測點沒有安裝傳(chuan) 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定，而安裝SF6濃度/氧氣含量複合傳(chuan) 感器需要將SF6和02均設置為(wei) “√”;溫濕度變送器設置方法與(yu) SF6/02變送器的設置方法相同。

(2)變送器地址靈活配置

變送器采用RS485總線數字量輸出的方式，每一台變送器在出廠前均設置有固定的地址標識。本係統中，通過在相應監測點相應變送器地址設定框內(nei) 輸入地址，可以方便地設置安裝在係統中的任意一台變送器的通訊地址，使得在係統中更換、增加變送器後，不需要修改係統程序，大大地增強了係統的靈活性與(yu) 實用性。

(3)排風扇組控製靈活配置

當配電室環境中SF6氣體(ti) 濃度超標或氧氣含量過低時，本係統具有自動啟動現場排風扇進行排風的功能。本係統將現場排風扇分為(wei) 4組分別控製，通過對每一個(ge) 監測點參數超標後，對4組排風扇啟動的設置，可以靈活地設置排風扇的啟動方案，當環境中有多個(ge) 監測點超標的情況，將合並執行排風扇的啟動方案。

(4)係統參數配置表

為(wei) 了增強係統的靈活性，適應不同現場的要求，本係統設置了係統參數配置表。

4.安科瑞配電室環境監控係統

4.1概述

配電室綜合監控係統包括智能監控係統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子係統（雲(yun) 台球機、槍機）、環境監測子係統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控製子係統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子係統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子係統（雙鑒檢測器）。

4.2應用場所

適用於(yu) 軌道交通，工業(ye) ，建築，學校，商業(ye) 綜合體(ti) 等35kV及以下用戶端供配電自動化係統工程設計、施工和運行維護。

4.3係統結構

4.4係統功能

4.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關(guan) 故障、告警等信息。

4.4.2數據查詢

在人機界麵中，可以直接查看配電室中各個(ge) 設備的運行數據。

4.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

4.4.4運行報表

查詢配電室內(nei) 設備的運行數據報表。

4.4.5實時告警

具有實時告警功能，係統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體(ti) 、設備故障或通信故障等事件發出告警。

4.4.6曆史事件查詢

能夠對產(chan) 生的所有事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和進行曆史追溯、查詢統計、事故分析。

4.4.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能，可以定義(yi) 不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

4.4.8網絡拓撲圖

支持實時監視並診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構。

4.4.9遙控功能

可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。

4.5係統硬件配置

結束語

本文設計的監測係統對電廠、變電站等電力係統的安全生產(chan) ，保障工作人員的身體(ti) 健康，都有著十分重要的意義(yi) 。隨著國家對智能電網工作的大力推進，高壓開關(guan) 配電室SF6環境監測係統在實際應用中必然會(hui) 發揮越來越重要的作用。

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作者簡介:

程瑜，女，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要從(cong) 事配電室在線監控係統相關(guan) 產(chan) 品的研發及應用。