摘要:針對目前高壓開(kai)關配電(dian)室環(huan)境(jing)監測(ce)系(xi)統在(zai)可(ke)靠(kao)性、擴(kuo)展性、靈活(huo)性、方(fang)使性等(deng)方(fang)面存在(zai)的(de)問題，提出一種新型(xing)環(huan)境(jing)監測(ce)系(xi)統的(de)設計方(fang)案。系(xi)統由SIEMENS可(ke)編程控(kong)制器(qi)(qi)(PLC)及(ji)傳(chuan)感器(qi)(qi)等(deng)組(zu)成(cheng)，實時監測(ce)高壓開(kai)關配電(dian)寶環(huan)境(jing)中SF6氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)、氧氣(qi)含(han)量、環(huan)境(jing)溫濕(shi)度(du)等(deng)參數。本系(xi)統具有可(ke)靠(kao)性高、擴(kuo)充方(fang)便、性能(neng)穩定(ding)、維護方(fang)便、抗(kang)干撫能(neng)力強(qiang)等(deng)特點，可(ke)有效地保障進入高壓開(kai)關配電(dian)室現場(chang)的(de)工作人(ren)員的(de)人(ren)身(shen)安全。

關鍵詞:高壓開關配電室:SF6:環境監(jian)測系統

0.引言

高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關是智能(neng)電網重(zhong)(zhong)要組成部分(fen)，高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關安(an)(an)全(quan)(quan)可靠運行(xing)，是整個電網安(an)(an)全(quan)(quan)運行(xing)的(de)重(zhong)(zhong)要保(bao)證(zheng)。目前，高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關均采用SF6氣體作(zuo)(zuo)為絕緣保(bao)護氣體，在常溫下SF6是一種(zhong)(zhong)無(wu)(wu)色無(wu)(wu)味的(de)氣體，純凈的(de)SF6體本(ben)身無(wu)(wu)毒(du)(du)，但經過高(gao)(gao)壓(ya)、電弧作(zuo)(zuo)用后的(de)分(fen)解產物(wu)中包(bao)含多(duo)種(zhong)(zhong)有(you)毒(du)(du)的(de)氣體，一旦有(you)毒(du)(du)的(de)氣體泄漏到高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關室環(huan)境(jing)中，將會(hui)給高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關室內工作(zuo)(zuo)人(ren)員的(de)健康帶來嚴重(zhong)(zhong)危害(hai)，因此，對高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關室環(huan)境(jing)中是否(fou)有(you)SF6氣體泄漏進行(xing)實時(shi)監(jian)測。同時(shi)，我(wo)國電業安(an)(an)全(quan)(quan)操作(zuo)(zuo)規程中也明(ming)確提出，在高(gao)(gao)壓(ya)開(kai)(kai)(kai)關配電室應安(an)(an)裝環(huan)境(jing)監(jian)測系統，并要求系統具有(you)SF6氣體濃度超標(biao)自(zi)動啟動排風扇(shan)進行(xing)排風的(de)功能(neng)。

1.環境監(jian)測系統存在的問題(ti)

1.1SF6氣體(ti)濃度傳感器的選用

SF6氣(qi)體(ti)(ti)濃(nong)度傳感器是整個環(huan)境監測(ce)系(xi)統(tong)的(de)(de)重要組成(cheng)部分，該傳感器質量的(de)(de)好壞(huai)，工作是否可靠直接決(jue)定環(huan)境中(zhong)SF6氣(qi)體(ti)(ti)濃(nong)度檢測(ce)的(de)(de)準確性，進(jin)而決(jue)定系(xi)統(tong)對現場排風扇(shan)控制的(de)(de)準確性。

目前，市場(chang)上SF6氣體(ti)濃(nong)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)主要采用以下幾種原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li):半導體(ti)原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)、激(ji)光(guang)原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)、電(dian)化學原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)、紅(hong)外吸收原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)。半導體(ti)原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)的(de)SF6氣體(ti)濃(nong)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)不(bu)能(neng)定(ding)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)，只能(neng)定(ding)性檢測(ce)，會經(jing)常出(chu)現漏(lou)報(bao)警和(he)誤報(bao)警的(de)現象(xiang):激(ji)光(guang)原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)的(de)SF6濃(nong)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)定(ding)量(liang)(liang)檢測(ce)精(jing)度(du)(du)不(bu)高、結構復雜、激(ji)光(guang)管易(yi)碎、維護困難:電(dian)化學原(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)的(de)SF6濃(nong)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，定(ding)量(liang)(liang)檢測(ce)精(jing)度(du)(du)較高，但需要經(jing)常更(geng)換傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)膜片和(he)電(dian)解液，不(bu)易(yi)維護。

1.2檢測信號的輸出形式

在傳感器(qi)信號的輸出形(xing)(xing)式上，主要有4~20mA模擬量輸出形(xing)(xing)式和RS485總線輸出兩種輸出形(xing)(xing)式。

4~20mA模擬(ni)量的輸(shu)出(chu)形式，需(xu)要將每一個檢測通道的信號(hao)線都連接到監控(kong)主機，布線繁瑣(suo)，擴展困難。

有些生產廠家采用了(le)RS485總線通(tong)訊方式(shi)組成環境監測系(xi)統但由(you)于(yu)通(tong)訊協(xie)議過于(yu)簡單，抗干擾能力不強，系(xi)統經常受強磁(ci)場(chang)、強電場(chang)的干擾，而(er)通(tong)訊不暢，無法(fa)傳輸檢(jian)測數據(ju)。

1.3通道切(qie)換方式的(de)選(xuan)用

有些生產(chan)廠(chang)家采(cai)用(yong)通道分時切換的方式(shi)，實現(xian)對多個監(jian)測(ce)(ce)點的信號(hao)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，這(zhe)種檢(jian)(jian)測(ce)(ce)不(bu)是實時的，而且檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的精(jing)度低(di)。

2.系統組成

本系(xi)統由SF6濃(nong)度/氧氣含(han)量(liang)復(fu)合(he)(he)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、SIEMENS可(ke)編(bian)(bian)程控(kong)制器(qi)(PLC)、昆侖通態觸摸(mo)屏(ping)、溫濕度傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、紅(hong)外傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)、聲光(guang)報警器(qi)、控(kong)制繼電(dian)器(qi)等(deng)組(zu)成。其組(zu)成如圖1所(suo)示。系(xi)統采用西門(men)子SIMATICS7-200系(xi)列可(ke)編(bian)(bian)程控(kong)制器(qi)(PLC)作(zuo)為數(shu)據采集與控(kong)制的(de)(de)核心部(bu)件，昆侖通態觸摸(mo)屏(ping)作(zuo)為數(shu)據顯示、存儲部(bu)件，采用德國進口的(de)(de)紅(hong)外吸收原理的(de)(de)SF6氣體濃(nong)度傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)和日本進口的(de)(de)氧氣含(han)量(liang)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)為主要(yao)部(bu)件，配上通訊(xun)、電(dian)源隔離、信號隔離、抗電(dian)磁(ci)干擾等(deng)電(dian)路(lu)，組(zu)成SF6濃(nong)度/氧氣含(han)量(liang)復(fu)合(he)(he)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)，使傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)具有檢測精度高、穩(wen)定性好(hao)、抗于擾能力強、維護方(fang)便等(deng)優(you)點，采用RS485總線輸出(chu)，使系(xi)統擴充(chong)更(geng)為容易(yi)滿足(zu)現場各項(xiang)要(yao)求。

3.系統功能

3.1數(shu)據(ju)檢測(ce)與(yu)控制

當(dang)配(pei)電(dian)(dian)室環境(jing)中某一監測點SF6氣體的(de)(de)濃(nong)度(du)高于設(she)定的(de)(de)報(bao)(bao)警(jing)值(zhi)時(shi)(shi)，或(huo)者氧(yang)氣的(de)(de)含(han)量(liang)低(di)于設(she)定值(zhi)時(shi)(shi)，可(ke)編程控(kong)制器(qi)通(tong)過(guo)控(kong)制繼電(dian)(dian)器(qi)啟(qi)(qi)動現(xian)(xian)場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)進行排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)換(huan)氣，同時(shi)(shi)啟(qi)(qi)動聲光報(bao)(bao)警(jing)器(qi)，輸(shu)出(chu)聲光報(bao)(bao)警(jing);當(dang)環境(jing)中SF6氣體的(de)(de)濃(nong)度(du)或(huo)氧(yang)氣含(han)量(liang)達到標準時(shi)(shi)，關閉(bi)現(xian)(xian)場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)，停止聲光報(bao)(bao)警(jing);當(dang)有人員進入配(pei)電(dian)(dian)室現(xian)(xian)場(chang)時(shi)(shi)，系統自動啟(qi)(qi)動現(xian)(xian)場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)進行排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)，另外(wai)，可(ke)編程控(kong)制器(qi)還(huan)可(ke)以(yi)根據設(she)定，定時(shi)(shi)啟(qi)(qi)動現(xian)(xian)場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)或(huo)手(shou)動啟(qi)(qi)動現(xian)(xian)場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)。

3.2監測點動(dong)態(tai)參數配(pei)胃表

由(you)于不同的(de)高壓開關配(pei)電(dian)室環(huan)境監測點數不同、傳感器(qi)地址(zhi)不同、配(pei)置(zhi)方式與排風扇(shan)的(de)控制方式也不相同，本系(xi)統(tong)特別設置(zhi)了(le)動態參數配(pei)置(zhi)表，從而實現系(xi)統(tong)的(de)高度靈活性和(he)擴展(zhan)性。具體(ti)功能說明如下:

(1)監測點安裝(zhuang)情況(kuang)靈活(huo)配置

如圖(tu)(tu)2所示，動態參(can)數配置表(biao)(biao)(biao)的(de)(de)(de)第1列為(wei)監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)編號(hao)，圖(tu)(tu)中只顯示8個監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)，實際應用中可為(wei)16路(lu)、32路(lu)、64路(lu)等(deng)。當某一(yi)監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)安(an)裝有SF6濃(nong)(nong)度(du)(du)/氧氣(qi)含量復合傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，就(jiu)按(an)下相應監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)后面的(de)(de)(de)按(an)鈕，按(an)鈕上(shang)的(de)(de)(de)符號(hao)由“X"變(bian)為(wei)“√"，表(biao)(biao)(biao)示此監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)安(an)裝了SF6濃(nong)(nong)度(du)(du)/氧氣(qi)含量復合傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，反(fan)之(zhi)，當監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)后面按(an)鈕上(shang)的(de)(de)(de)符號(hao)“X"時，表(biao)(biao)(biao)明此監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)點(dian)(dian)沒有安(an)裝傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，通過操作按(an)鈕，可在“X"和(he)“√"之(zhi)間切換。SF6濃(nong)(nong)度(du)(du)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)和(he)氧氣(qi)含量變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)安(an)裝情(qing)況可分別設(she)定，而安(an)裝SF6濃(nong)(nong)度(du)(du)/氧氣(qi)含量復合傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)需要將SF6和(he)02均(jun)設(she)置為(wei)“√";溫(wen)濕度(du)(du)變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)設(she)置方法與(yu)SF6/02變(bian)送(song)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)設(she)置方法相同。

(2)變送器地址靈(ling)活配置

變(bian)送(song)器采用(yong)RS485總線數字量輸出的(de)方(fang)(fang)式，每(mei)一臺(tai)變(bian)送(song)器在(zai)出廠前均(jun)設置(zhi)有固定(ding)的(de)地(di)址(zhi)標識。本系統(tong)(tong)中，通過在(zai)相應監測點相應變(bian)送(song)器地(di)址(zhi)設定(ding)框內輸入地(di)址(zhi)，可(ke)以方(fang)(fang)便(bian)地(di)設置(zhi)安裝在(zai)系統(tong)(tong)中的(de)任意一臺(tai)變(bian)送(song)器的(de)通訊地(di)址(zhi)，使得在(zai)系統(tong)(tong)中更換(huan)、增加變(bian)送(song)器后，不需要修改系統(tong)(tong)程序，大(da)大(da)地(di)增強了系統(tong)(tong)的(de)靈活性與實用(yong)性。

(3)排風扇組(zu)控制靈活配置

當配電室環境中SF6氣體濃度超標或氧氣含量(liang)過(guo)低時，本系(xi)統(tong)(tong)具(ju)有自動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)現場排(pai)風(feng)扇進行排(pai)風(feng)的(de)功能。本系(xi)統(tong)(tong)將(jiang)(jiang)現場排(pai)風(feng)扇分為4組分別(bie)控制，通過(guo)對(dui)(dui)每(mei)一個監測(ce)點參數超標后，對(dui)(dui)4組排(pai)風(feng)扇啟動(dong)(dong)的(de)設置(zhi)，可以靈活地設置(zhi)排(pai)風(feng)扇的(de)啟動(dong)(dong)方(fang)案(an)，當環境中有多(duo)個監測(ce)點超標的(de)情況，將(jiang)(jiang)合(he)并執行排(pai)風(feng)扇的(de)啟動(dong)(dong)方(fang)案(an)。

(4)系統參數配置表

為了(le)增強系(xi)(xi)統的(de)靈活性，適(shi)應不(bu)同現場的(de)要求，本系(xi)(xi)統設置(zhi)了(le)系(xi)(xi)統參數配置(zhi)表。

4.安科瑞配電室(shi)環(huan)境監控系統

4.1概述

配電室(shi)綜(zong)合(he)監控(kong)系(xi)統(tong)包(bao)括智能監控(kong)系(xi)統(tong)屏、通訊管理機(ji)(ji)、UPS電源(yuan)、視頻監控(kong)子(zi)系(xi)統(tong)（云臺球機(ji)(ji)、槍機(ji)(ji)）、環境監測子(zi)系(xi)統(tong)（溫度、濕度、水(shui)浸、煙(yan)感）、控(kong)制(zhi)子(zi)系(xi)統(tong)（燈光、空(kong)調、除濕機(ji)(ji)、風(feng)機(ji)(ji)、水(shui)泵）、門禁監控(kong)子(zi)系(xi)統(tong)（讀卡器、開(kai)門按鈕、磁力鎖）、安防監控(kong)子(zi)系(xi)統(tong)（雙(shuang)鑒檢(jian)測器）。

4.2應用場所

適(shi)用于軌(gui)道交通(tong)，工(gong)業(ye)，建筑，學校，商業(ye)綜(zong)合體(ti)等(deng)35kV及(ji)以下(xia)用戶端供配電自動化系統工(gong)程設計、施工(gong)和運行維(wei)護。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運(yun)行(xing)狀態(tai)，實(shi)時監測配電室環境(jing)參數信息，實(shi)時顯示有關故障、告警(jing)等信息。

4.4.2數據查詢

在(zai)人機界(jie)面(mian)中，可(ke)以直接查看配電室中各個設(she)備的(de)運行數據。

4.4.3曲線查詢

可以(yi)直接查看各電參量(liang)曲線(xian)。

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(ju)有實時告警(jing)功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體(ti)、設備故(gu)障(zhang)或通(tong)信故(gu)障(zhang)等事(shi)件(jian)發出告警(jing)。

4.4.6歷(li)史事件查詢

能夠對(dui)產生的所(suo)有(you)事(shi)件記錄進行存儲和(he)管理，方便用戶(hu)對(dui)系統事(shi)件和(he)進行歷史追溯、查詢(xun)統計、事(shi)故分析。 

4.4.7用戶權限管(guan)理(li)

設(she)置了用戶權(quan)限(xian)管(guan)理(li)功能，可以定義不同級別用戶的登錄(lu)名、密碼及操(cao)作權(quan)限(xian)。

4.4.8網絡拓撲圖

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯(xian)示整個(ge)系統網(wang)絡結構(gou)。

4.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范(fan)圍(wei)內的設備進行(xing)遠程遙控(kong)操(cao)作。

4.5系統硬件配置

5.結束語

本文設(she)計的(de)監測(ce)(ce)系統對電(dian)廠、變電(dian)站(zhan)等(deng)電(dian)力(li)系統的(de)安全生(sheng)產，保障工(gong)作人(ren)員(yuan)的(de)身體(ti)健康，都有著十分重要的(de)意義。隨著國家(jia)對智能(neng)電(dian)網工(gong)作的(de)大力(li)推(tui)進，高壓開關配電(dian)室SF6環境監測(ce)(ce)系統在(zai)實(shi)際應用中必然會發揮越來越重要的(de)作用。

安科瑞侯文莉