摘要:針對目前高壓開(kāi)關(guān)配電室環(huán)境監測系統在可靠性、擴展性、靈活性、方使性等方面存在的問(wèn)題，提出一種新型環(huán)境監測系統的設計方案。系統由SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳感器等組成，實(shí)時(shí)監測高壓開(kāi)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。本系統具有可靠性高、擴充方便、性能穩定、維護方便、抗干撫能力強等特點(diǎn)，可有效地保障進(jìn)入高壓開(kāi)關(guān)配電室現場(chǎng)的工作人員的人身安全。

關(guān)鍵詞:高壓開(kāi)關(guān)配電室:SF6:環(huán)境監測系統

0.引言

高壓開(kāi)關(guān)是智能電網(wǎng)重要組成部分，高壓開(kāi)關(guān)安全可靠運行，是整個(gè)電網(wǎng)安全運行的重要保證。目前，高壓開(kāi)關(guān)均采用SF6氣體作為絕緣保護氣體，在常溫下SF6是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，純凈的SF6體本身無(wú)毒，但經(jīng)過(guò)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(kāi)關(guān)室環(huán)境中，將會(huì )給高壓開(kāi)關(guān)室內工作人員的健康帶來(lái)嚴重危害，因此，對高壓開(kāi)關(guān)室環(huán)境中是否有SF6氣體泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。同時(shí)，我國電業(yè)安全操作規程中也明確提出，在高壓開(kāi)關(guān)配電室應安裝環(huán)境監測系統，并要求系統具有SF6氣體濃度超標自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能。

1.環(huán)境監測系統存在的問(wèn)題

1.1SF6氣體濃度傳感器的選用

SF6氣體濃度傳感器是整個(gè)環(huán)境監測系統的重要組成部分，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氣體濃度檢測的準確性，進(jìn)而決定系統對現場(chǎng)排風(fēng)扇控制的準確性。

目前，市場(chǎng)上SF6氣體濃度傳感器主要采用以下幾種原理:半導體原理、激光原理、電化學(xué)原理、紅外吸收原理。半導體原理的SF6氣體濃度傳感器不能定量測量，只能定性檢測，會(huì )經(jīng)常出現漏報警和誤報警的現象:激光原理的SF6濃度傳感器定量檢測精度不高、結構復雜、激光管易碎、維護困難: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。

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(xiàn)輸出兩種輸出形式。

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

有些生產(chǎn)廠(chǎng)家采用了RS485總線(xiàn)通訊方式組成環(huán)境監測系統但由于通訊協(xié)議過(guò)于簡(jiǎn)單，抗干擾能力不強，系統經(jīng)常受強磁場(chǎng)、強電場(chǎng)的干擾，而通訊不暢，無(wú)法傳輸檢測數據。

1.3通道切換方式的選用

有些生產(chǎn)廠(chǎng)家采用通道分時(shí)切換的方式，實(shí)現對多個(gè)監測點(diǎn)的信號檢測，這種檢測不是實(shí)時(shí)的，而且檢測的精度低。

2.系統組成

本系統由SF6濃度/氧氣含量復合傳感器、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。系統采用西門(mén)子SIMATICS7-200系列可編程控制器(PLC)作為數據采集與控制的核心部件，昆侖通態(tài)觸摸屏作為數據顯示、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/氧氣含量復合傳感器，使傳感器具有檢測精度高、穩定性好、抗于擾能力強、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，采用RS485總線(xiàn)輸出，使系統擴充更為容易，能夠滿(mǎn)足現場(chǎng)各項要求。

3.系統功能

3.1數據檢測與控制

當配電室環(huán)境中某一監測點(diǎn)SF6氣體的濃度高于設定的報警值時(shí)，或者氧氣的含量低于設定值時(shí)，可編程控制器通過(guò)控制繼電器啟動(dòng)現場(chǎng)排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)換氣，同時(shí)啟動(dòng)聲光報警器，輸出聲光報警;當環(huán)境中SF6氣體的濃度或氧氣含量達到標準時(shí)，關(guān)閉現場(chǎng)排風(fēng)扇，停止聲光報警;當有人員進(jìn)入配電室現場(chǎng)時(shí)，系統自動(dòng)啟動(dòng)現場(chǎng)排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)，另外，可編程控制器還可以根據設定，定時(shí)啟動(dòng)現場(chǎng)排風(fēng)扇或手動(dòng)啟動(dòng)現場(chǎng)排風(fēng)扇。

3.2監測點(diǎn)動(dòng)態(tài)參數配胃表

由于不同的高壓開(kāi)關(guān)配電室環(huán)境監測點(diǎn)數不同、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，本系統特別設置了動(dòng)態(tài)參數配置表，從而實(shí)現系統的高度靈活性和擴展性。具體功能說(shuō)明如下:

(1)監測點(diǎn)安裝情況靈活配置

如圖2所示，動(dòng)態(tài)參數配置表的第1列為監測點(diǎn)編號，圖中只顯示8個(gè)監測點(diǎn)，實(shí)際應用中可為16路、32路、64路等。當某一監測點(diǎn)安裝有SF6濃度/氧氣含量復合傳感器，就按下相應監測點(diǎn)后面的按鈕，按鈕上的符號由“X"變?yōu)椤啊?，表示此監測點(diǎn)安裝了SF6濃度/氧氣含量復合傳感器，反之，當監測點(diǎn)后面按鈕上的符號“X"時(shí)，表明此監測點(diǎn)沒(méi)有安裝傳感器，通過(guò)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/氧氣含量復合傳感器需要將SF6和02均設置為“√";溫濕度變送器設置方法與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(xiàn)數字量輸出的方式，每一臺變送器在出廠(chǎng)前均設置有固定的地址標識。本系統中，通過(guò)在相應監測點(diǎn)相應變送器地址設定框內輸入地址，可以方便地設置安裝在系統中的任意一臺變送器的通訊地址，使得在系統中更換、增加變送器后，不需要修改系統程序，大大地增強了系統的靈活性與實(shí)用性。

(3)排風(fēng)扇組控制靈活配置

當配電室環(huán)境中SF6氣體濃度超標或氧氣含量過(guò)低時(shí)，本系統具有自動(dòng)啟動(dòng)現場(chǎng)排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能。本系統將現場(chǎng)排風(fēng)扇分為4組分別控制，通過(guò)對每一個(gè)監測點(diǎn)參數超標后，對4組排風(fēng)扇啟動(dòng)的設置，可以靈活地設置排風(fēng)扇的啟動(dòng)方案，當環(huán)境中有多個(gè)監測點(diǎn)超標的情況，將合并執行排風(fēng)扇的啟動(dòng)方案。

(4)系統參數配置表

為了增強系統的靈活性，適應不同現場(chǎng)的要求，本系統設置了系統參數配置表。

4.安科瑞配電室環(huán)境監控系統

4.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環(huán)境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門(mén)禁監控子系統（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

4.2應用場(chǎng)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(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實(shí)時(shí)監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.4.2數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設備的運行數據。

4.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

4.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

4.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

4.4.6歷史事件查詢(xún)

能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。 

4.4.7用戶(hù)權限管理

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

4.4.8網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

4.4.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

5.結束語(yǔ)

本文設計的監測系統對電廠(chǎng)、變電站等電力系統的安全生產(chǎn)，保障工作人員的身體健康，都有著(zhù)十分重要的意義。隨著(zhù)國家對智能電網(wǎng)工作的大力推進(jìn)，高壓開(kāi)關(guān)配電室SF6環(huán)境監測系統在實(shí)際應用中必然會(huì )發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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