安(ān)科瑞(ruì) 劉(liú)邁

　　摘要:針對目(mù)前(qián)高壓(yā)開關配電(diàn)室環(huán)境監(jiān)測係統(tǒng)在可靠性(xìng)，擴展性(xìng)，靈活性，方使性等方麵(miàn)存在的(dí)問題(tí)，提(tí)出一種新(xīn)型環(huán)境(jìng)監(jiān)測(cè)係統的(dí)設計方(fāng)案(àn)。係統由SIEMENS可(kě)編程控(kòng)製器(PLC)及(jí)傳感(gǎn)器等組成，實時監測高壓開關(guān)配(pèi)電寶(bǎo)環(huán)境(jìng)中SF6氣體濃度(dù)，氧氣(qì)含(hán)量，環(huán)境溫(wēn)濕度(dù)等參數。本係統具(jù)有可靠性(xìng)高，擴(kuò)充(chōng)方便(biàn)，性能(néng)穩定(dìng)，維護(hù)方(fāng)便，抗(kàng)幹(gān)撫能力(lì)強等特點(diǎn)，可有效地保(bǎo)障(zhàng)進(jìn)入(rù)高(gāo)壓開關配電室現(xiàn)場的工(gōng)作人(rén)員(yuán)的(dí)人身安(ān)全。

　　關鍵詞:高壓(yā)開關(guān)配(pèi)電室:SF6:環境監測係統(tǒng)

　　0.引(yǐn)言

　　高壓開(kāi)關是智(zhì)能(néng)電(diàn)網重要組(zǔ)成(chéng)部分，高壓開關(guān)安全(quán)可靠(kào)運行(háng)，是(shì)整(zhěng)個電(diàn)網安全運行的(dí)重要保證(zhèng)。目(mù)前，高(gāo)壓開(kāi)關(guān)均(jūn)采(cǎi)用(yòng)SF6氣體作為(wéi)絕緣保護氣體，在常(cháng)溫下(xià)SF6是一種無色(sè)無(wú)味的氣體(tǐ)，純淨(jìng)的SF6體本(běn)身無(wú)毒(dú)，但經(jīng)過(guò)高壓，電(diàn)弧作(zuò)用後(hòu)的分解(jiě)產(chǎn)物中包含多(duō)種(zhǒng)有毒的氣體(tǐ)，一旦有毒的(dí)氣體泄漏到高(gāo)壓開(kāi)關(guān)室環境(jìng)中，將會(huì)給高壓(yā)開關(guān)室(shì)內工(gōng)作人員(yuán)的健康帶(dài)來(lái)嚴重危(wēi)害，因(yīn)此，對高(gāo)壓開關室(shì)環境中是否有SF6氣(qì)體(tǐ)泄漏進行(háng)實時監(jiān)測。同時，我國電業(yè)安全(quán)操(cāo)作(zuò)規(guī)程(chéng)中(zhōng)也(yě)明確提(tí)出，在高壓(yā)開關配電室應安(ān)裝環(huán)境(jìng)監測(cè)係(xì)統，並要求係(xì)統具有SF6氣(qì)體濃(nóng)度超標自動啟動排(pái)風(fēng)扇進行排風的(dí)功能(néng)。

　　1.環(huán)境監測係統(tǒng)存在的問題(tí)

　　1.1SF6氣(qì)體濃(nóng)度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器的(dí)選(xuǎn)用

　　SF6氣(qì)體(tǐ)濃(nóng)度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器是(shì)整個環境監測係統的重要組成部(bù)分(fēn)，該傳感(gǎn)器(qì)質(zhì)量的好(hǎo)壞，工作是(shì)否(fǒu)可靠直接決定環境中SF6氣體濃度檢(jiǎn)測的準(zhǔn)確性，進而(ér)決定(dìng)係統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場排風扇控製的(dí)準(zhǔn)確性。

　　目前(qián)，市場上SF6氣(qì)體濃度傳感(gǎn)器主(zhǔ)要(yào)采(cǎi)用以下(xià)幾種(zhǒng)原(yuán)理:半導體(tǐ)原(yuán)理(lǐ)，激光原(yuán)理，電(diàn)化(huà)學(xué)原理，紅(hóng)外吸收(shōu)原理。半導體原理的SF6氣體濃度傳感(gǎn)器不能定(dìng)量(liáng)測(cè)量，隻能定性檢測(cè)，會(huì)經常出(chū)現(xiàn)漏(lòu)報警和(hé)誤報警(jǐng)的現象:激光原理的SF6濃度(dù)傳(chuán)感器定(dìng)量檢(jiǎn)測(cè)精度(dù)不高，結(jié)構(gòu)復雜，激(jī)光管易碎，維(wéi)護困難:電化學原(yuán)理的(dí)SF6濃度傳(chuán)感(gǎn)器，定(dìng)量(liáng)檢(jiǎn)測精度較高(gāo)，但(dàn)需(xū)要經常更換(huàn)傳感(gǎn)器(qì)的(dí)膜(mó)片(piàn)和(hé)電解(jiě)液，不(bù)易維(wéi)護。

　　1.2檢(jiǎn)測信號(hào)的輸出(chū)形(xíng)式

　　在傳感器(qì)信(xìn)號的輸出形(xíng)式(shì)上，主(zhǔ)要有4~20mA模擬(nǐ)量(liáng)輸出(chū)形式和(hé)RS485總綫輸出(chū)兩種輸(shū)出形式。

　　4~20mA模擬量的輸出(chū)形式(shì)，需要(yào)將每一(yī)個檢測(cè)通道的信號綫(xiàn)都連接(jiē)到(dào)監(jiān)控主(zhǔ)機(jī)，布(bù)綫(xiàn)繁瑣，擴展困(kùn)難。

　　有(yǒu)些生(shēng)產廠(chǎng)家采用了RS485總綫(xiàn)通(tōng)訊方式組成環境(jìng)監(jiān)測係統但(dàn)由(yóu)於(yú)通(tōng)訊協議過於簡(jiǎn)單(dān)，抗幹(gān)擾能力(lì)不(bù)強(qiáng)，係(xì)統(tǒng)經(jīng)常(cháng)受(shòu)強(qiáng)磁場，強電場的(dí)幹(gān)擾，而通訊不(bù)暢，無法傳輸檢(jiǎn)測(cè)數據。

　　1.3通道切換方(fāng)式的選用

　　有些生(shēng)產(chǎn)廠家(jiā)采用(yòng)通道(dào)分(fēn)時(shí)切換的(dí)方式(shì)，實現(xiàn)對(duì)多(duō)個監測點(diǎn)的(dí)信(xìn)號檢(jiǎn)測(cè)，這種檢測不是(shì)實時的(dí)，而且檢測的精度低(dī)。

　　2.係統(tǒng)組成

　　本係統由SF6濃度/氧氣含量復合(hé)傳感器，SIEMENS可編程控製器(PLC)，昆(kūn)侖(lún)通態(tài)觸(chù)摸屏(píng)，溫濕度傳感(gǎn)器，紅外傳感(gǎn)器，聲光(guāng)報警(jǐng)器，控(kòng)製繼(jì)電器等組(zǔ)成。其組成如圖(tú)1所示。係統采(cǎi)用西(xī)門子SIMATICS7-200係列可(kě)編程控(kòng)製(zhì)器(qì)(PLC)作為數(shù)據采(cǎi)集與控製的核心部件，昆(kūn)侖(lún)通態觸(chù)摸(mō)屏(píng)作(zuò)為數據(jù)顯(xiǎn)示，存儲部件，采(cǎi)用(yòng)德國(guó)進口的(dí)紅外吸收(shōu)原(yuán)理的(dí)SF6氣(qì)體(tǐ)濃度傳感器和日本進(jìn)口的(dí)氧氣含量(liáng)傳感(gǎn)器為(wéi)主(zhǔ)要部件，配上(shàng)通(tōng)訊，電(diàn)源(yuán)隔離，信號隔離(lí)，抗電磁幹(gān)擾等電(diàn)路，組(zǔ)成(chéng)SF6濃(nóng)度(dù)/氧氣含量復合傳感(gǎn)器，使(shǐ)傳感(gǎn)器具有檢測(cè)精(jīng)度高(gāo)，穩定性好，抗於擾能(néng)力強，維(wéi)護方便等優(yōu)點(diǎn)，采(cǎi)用RS485總綫(xiàn)輸出(chū)，使係(xì)統擴充更為(wéi)容(róng)易(yì)，滿足(zú)現場各項(xiàng)要求。

　　3.係統(tǒng)功能(néng)

　　3.1數(shù)據檢測與控(kòng)製(zhì)

　　當(dāng)配電(diàn)室環(huán)境中(zhōng)某一(yī)監(jiān)測點SF6氣體的(dí)濃(nóng)度(dù)高於設(shè)定(dìng)的(dí)報(bào)警值時(shí)，或(huò)者氧(yǎng)氣的含(hán)量(liáng)低於(yú)設定(dìng)值時(shí)，可編程(chéng)控製器通(tōng)過(guò)控製(zhì)繼(jì)電器啟動(dòng)現場排(pái)風扇進(jìn)行排(pái)風(fēng)換氣，同時啟動(dòng)聲光報警(jǐng)器(qì)，輸(shū)出聲光報警(jǐng);當環(huán)境中(zhōng)SF6氣體(tǐ)的(dí)濃(nóng)度(dù)或氧氣(qì)含(hán)量(liáng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，關(guān)閉(bì)現場(cháng)排(pái)風扇，停(tíng)止(zhǐ)聲光(guāng)報警;當有人(rén)員進(jìn)入配(pèi)電(diàn)室現場(cháng)時(shí)，係統(tǒng)自(zì)動(dòng)啟(qǐ)動現場排(pái)風扇(shàn)進行排(pái)風(fēng)，另外，可(kě)編(biān)程控製(zhì)器(qì)還可(kě)以根(gēn)據設(shè)定(dìng)，定時啟動(dòng)現(xiàn)場(cháng)排風(fēng)扇(shàn)或(huò)手動啟(qǐ)動現場排(pái)風扇。

　　3.2監測(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)參數配胃表

　　由於不(bù)同(tóng)的高壓開關(guān)配(pèi)電室環境(jìng)監(jiān)測(cè)點數不同，傳(chuán)感(gǎn)器地址不(bù)同，配置(zhì)方(fāng)式(shì)與(yǔ)排風扇(shàn)的(dí)控製(zhì)方式也不相同，本係統特(tè)別(bié)設置(zhì)了動態(tài)參數(shù)配(pèi)置表(biǎo)，從(cóng)而實(shí)現係(xì)統的(dí)高(gāo)度靈(líng)活性(xìng)和擴(kuò)展性(xìng)。具(jù)體功能(néng)說明如下:

　　(1)監測點安(ān)裝(zhuāng)情況靈活配(pèi)置(zhì)

　　如圖(tú)2所(suǒ)示，動態參(cān)數配(pèi)置(zhì)表的第(dì)1列(liè)為監測(cè)點(diǎn)編(biān)號，圖中隻顯示(shì)8個(gè)監測(cè)點，實(shí)際應用中可為(wéi)16路，32路，64路等。當(dāng)某(mǒu)一(yī)監(jiān)測點安裝有(yǒu)SF6濃(nóng)度/氧氣含量(liáng)復合傳(chuán)感(gǎn)器，就按(àn)下相應(yīng)監(jiān)測點後(hòu)麵(miàn)的按鈕，按(àn)鈕(niǔ)上的符(fú)號(hào)由(yóu)“X"變(biàn)為(wéi)“√"，表(biǎo)示(shì)此監(jiān)測(cè)點安裝(zhuāng)了SF6濃(nóng)度(dù)/氧氣含量復合(hé)傳感器，反(fǎn)之，當(dāng)監測點後(hòu)麵按(àn)鈕上(shàng)的符號“X"時(shí)，表明此監測點(diǎn)沒(méi)有安裝(zhuāng)傳感器(qì)，通(tōng)過操(cāo)作按鈕(niǔ)，可(kě)在(zài)“X"和“√"之(zhī)間切(qiē)換(huàn)。SF6濃(nóng)度(dù)變送器(qì)和氧氣(qì)含量(liáng)變送器(qì)的安(ān)裝情況可分別(bié)設定，而安裝(zhuāng)SF6濃(nóng)度/氧(yǎng)氣含(hán)量復(fù)合傳感(gǎn)器(qì)需要(yào)將(jiāng)SF6和02均(jūn)設置(zhì)為“√";溫濕度(dù)變(biàn)送(sòng)器設(shè)置(zhì)方法(fǎ)與(yǔ)SF6/02變送(sòng)器(qì)的(dí)設(shè)置方法(fǎ)相同。

　　(2)變送器(qì)地(dì)址(zhǐ)靈活(huó)配置

　　變(biàn)送(sòng)器(qì)采用RS485總(zǒng)綫(xiàn)數(shù)字量輸出的(dí)方式(shì)，每一(yī)台變送(sòng)器在出廠(chǎng)前(qián)均設(shè)置(zhì)有固(gù)定的(dí)地址標(biāo)識(shí)。本係(xì)統中，通(tōng)過在相應監測(cè)點相應變(biàn)送器(qì)地(dì)址設定(dìng)框(kuàng)內(nèi)輸(shū)入(rù)地址(zhǐ)，可以方(fāng)便地設置(zhì)安(ān)裝(zhuāng)在係統中(zhōng)的(dí)任意一台變(biàn)送器的通(tōng)訊地址(zhǐ)，使(shǐ)得(dé)在係(xì)統中更(gēng)換，增加變送(sòng)器(qì)後，不需要修(xiū)改係統(tǒng)程序，大(dà)大地增(zēng)強了係統的(dí)靈活(huó)性與(yǔ)實用性(xìng)。

　　(3)排(pái)風扇(shàn)組控製(zhì)靈活(huó)配(pèi)置(zhì)

　　當配(pèi)電(diàn)室環境中SF6氣(qì)體濃度(dù)超(chāo)標或氧氣(qì)含(hán)量過低(dī)時，本係統具有自動啟動(dòng)現場(cháng)排風扇(shàn)進行(háng)排風的功(gōng)能。本係統將(jiāng)現場排(pái)風扇(shàn)分為4組分(fēn)別控(kòng)製，通過(guò)對(duì)每(měi)一個監測點參(cān)數超標(biāo)後(hòu)，對4組(zǔ)排風扇啟(qǐ)動的設置(zhì)，可(kě)以靈活地(dì)設(shè)置(zhì)排風扇的啟(qǐ)動方案(àn)，當(dāng)環境(jìng)中有多個監測點超標(biāo)的情況，將合並(bìng)執(zhí)行排風扇的啟(qǐ)動方案(àn)。

　　(4)係統(tǒng)參數(shù)配置(zhì)表

　　為了(liǎo)增強(qiáng)係統(tǒng)的(dí)靈活(huó)性，適應不同(tóng)現場的要(yào)求，本係(xì)統設(shè)置(zhì)了係統參(cān)數(shù)配(pèi)置(zhì)表。

　　4.安(ān)科瑞(ruì)配電室(shì)環境監控係(xì)統(tǒng)

　　4.1概(gài)述

　　配電(diàn)室(shì)綜合(hé)監(jiān)控係(xì)統包括智能(néng)監控(kòng)係(xì)統屏，通訊管理(lǐ)機(jī)，UPS電(diàn)源，視頻(pín)監(jiān)控(kòng)子係統(tǒng)（雲台(tái)球機，槍機），環(huán)境(jìng)監測(cè)子(zǐ)係統（溫度，濕(shī)度，水(shuǐ)浸，煙(yān)感(gǎn)），控製(zhì)子係(xì)統（燈(dēng)光，空調(tiáo)，除(chú)濕機(jī)，風(fēng)機，水泵），門禁監(jiān)控子係(xì)統(tǒng)（讀卡(qiǎ)器，開(kāi)門按(àn)鈕(niǔ)，磁(cí)力(lì)鎖(suǒ)），安防(fáng)監控子(zǐ)係統（雙鑒(jiàn)檢(jiǎn)測(cè)器(qì)）。

　　4.2應用場所

　　適用於軌道交(jiāo)通，工(gōng)業(yè)，建築，學(xué)校(xiào)，商業綜合(hé)體(tǐ)等(děng)35kV及(jí)以下用戶(hù)端供(gōng)配(pèi)電自(zì)動化(huà)係統(tǒng)工程(chéng)設(shè)計，施工(gōng)和(hé)運(yùn)行(háng)維護(hù)。

　　4.3係(xì)統(tǒng)結構

4.4係統(tǒng)功(gōng)能(néng)

　　4.4.1實時監(jiān)測(cè)

　　能(néng)夠(gòu)顯示配(pèi)電(diàn)室設備的運行(háng)狀態，實時監測配(pèi)電室環境(jìng)參(cān)數信(xìn)息，實時(shí)顯(xiǎn)示(shì)有(yǒu)關(guān)故(gù)障，告警等(děng)信息。

4.4.2數據(jù)查詢

　　在人機界麵中，可以直接查看配電室中(zhōng)各個設(shè)備的運行(háng)數據。

4.4.3曲綫查詢(xún)

　　可(kě)以(yǐ)直(zhí)接(jiē)查看各(gè)電參(cān)量曲綫。

4.4.4運(yùn)行報表(biǎo)

　　查(chá)詢配電室內設備(bèi)的(dí)運(yùn)行數(shù)據(jù)報表(biǎo)。

4.4.5實時告(gào)警

　　具(jù)有實(shí)時告(gào)警功能，係(xì)統(tǒng)能夠(gòu)對配電室溫度，濕度，有害氣體，設(shè)備故障或(huò)通信(xìn)故障等事件發出告(gào)警(jǐng)。

4.4.6歷(lì)史事件(jiàn)查詢

　　能夠對(duì)產生(shēng)的(dí)所有事件記錄(lù)進行存儲和(hé)管理，方(fāng)便用(yòng)戶對係(xì)統(tǒng)事件和(hé)進(jìn)行歷(lì)史(shǐ)追溯(sù)，查(chá)詢(xún)統(tǒng)計，事(shì)故(gù)分析。

4.4.7用戶權限(xiàn)管理(lǐ)

　　設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限(xiàn)管理(lǐ)功能，可以(yǐ)定義(yì)不(bù)同級別(bié)用(yòng)戶(hù)的登錄名，密碼及(jí)操作(zuò)權限(xiàn)。

4.4.8網絡拓(tuò)撲圖

　　支持實(shí)時監(jiān)視(shì)並(bìng)診斷各(gè)設備(bèi)的(dí)通訊狀態(tài)，能(néng)夠完(wán)整的(dí)顯示(shì)整個(gè)係統(tǒng)網絡(luò)結構(gòu)。

4.4.9遙控功能(néng)

　　可以(yǐ)對整個配電(diàn)係統範圍內的設備(bèi)進(jìn)行遠程遙控操作(zuò)。

4.5係統硬(yìng)件配(pèi)置(zhì)

　　5.結束語

　　本文(wén)設計的監測係統(tǒng)對電(diàn)廠(chǎng)，變電(diàn)站(zhàn)等電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)的(dí)安全生產(chǎn)，保(bǎo)障工作人(rén)員(yuán)的(dí)身體(tǐ)健(jiàn)康(kāng)，都有著十(shí)分(fēn)重要的(dí)意義。隨(suí)著(zhuó)國(guó)家(jiā)對(duì)智能電網工作的(dí)大力(lì)推進，高(gāo)壓開(kāi)關配電(diàn)室SF6環境(jìng)監(jiān)測(cè)係統在實際(jì)應用中必然會(huì)發揮越來(lái)越(yuè)重(zhòng)要的作用。

　　參考(kǎo)文獻(xiàn)

　　[1]蔡行健(jiàn),黃文鈺深入淺出(chū)西(xī)門(mén)子(zǐ)S7-200PLC(M].北(běi)京(jīng)航(háng)空(kōng)航天大學(xué)出版(bǎn)社,2006.

　　[2]麥格(gé)思(sī)嵌入(rù)版用(yòng)戶手冊(cè)[M]。北京(jīng)通(tōng)態(tài)自(zì)動(dòng)化(huà)軟件(jiàn)科技(jì)有限公司。

　　[3]羅(luó)學(xué)琛(chēn)SF6氣(qì)體(tǐ)絕緣(yuán)全封(fēng)閉組合(hé)電(diàn)器(qì)(GIS)[M].中國(guó)電力(lì)出(chū)版(bǎn)社(shè),2007.

　　[4]黎斌SF6高(gāo)壓電器[M].機械工(gōng)業出(chū)版社,2008.

　　[7]徐海(hǎi)寧,何方,陳(chén)曦(xī).蔣(jiǎng)伯華,李慧,周(zhōu)楓,胡(hú)竟,李法君(jūn),高躍(yuè),王方楠(nán),呂成(chéng)軍.淺析新型(xíng)高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)配電(diàn)室環(huán)境(jìng)監測(cè)係統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].

　　[8]企業微電網設計與應用手冊(cè)2022.05版.