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摘要：SF6设备在电力部门有着广泛的应用，采用该一种SF6设备抽真空自动监控装置不仅可保证抽真空操作的安全可靠，还可节约大量的人力物力，为企业创造更多的经济价值。因此，该装置具有广泛的应用前景，值得大力推广。文章围绕SF6设备自动监控装置等内容进行探讨。
关键词：变电站设备；控制器；设计
引言
现有的变电站中的SF6设备需要不定期停机维护，在维修中需要将SF6设备抽成真空状态后持续对SF6设备抽真空，将SF6设备中的气压抽真空至133PA，此后将该真空状态保持一段时间后查看SF6设备中的气压是否有变化，用以发现SF6设备中是否有泄露情况，如果SF6设备中气压高于此前的133PA，表明该SF6设备具有泄露情况，需要检修，否则，表示设备正常。
目前，在现有SF6设备维护中，将SF6设备抽真空至133PA并保持30分钟，在停电后保持真空状态需要2小时，该段时间在现阶段都是靠人工等待不定时查看，工作效率低，且对维护人员的现场作业负担大。为了提高维护效率，节约维护时间，减轻维护工作人员的工作负担，本项目拟设计一种SF6设备抽真空监控装置来实现自动监控抽真空装置对SF6设备持续抽真空至低负压，并在真空状态保持时间段内实时监控SF6设备中的气压值，满足电力设备维护工作的实际工作需求。
1.控制器的选型及设计
控制器根据设定的压力值对抽真空过程进行自动控制，主要作用是接收设定目标及传感器反馈回的信号，通过比较后发出控制信号，控制执行器（本项目中的电磁阀）动作，实现抽真空气路的通断。
控制器有多种选择方案：一是为分离元件逻辑电路，该控制电路全部为继电器、接触器及其它电气元件组成，其功能单一、体积较大、电路较复杂，稳定性及可靠性不高，且不能实现编程，不适应产品的升级改造及复杂场合的使用需要，因而本项目将不考虑采用这种方案。第二种方案是利用微处理芯片组建计算机控制系统，可以实现编程控制，具有灵活，智能等特点。这种计算机控制系统的核心部件是包含CPU的控制芯片，可供选择的用于工业场合的控制器包括PLC、单片机、DSP、ARM芯片等。其中采用单片机作为控制芯片时，必须单独设计外围电路及接口，结构相对复杂，且在野外作业时其稳定性及可靠性方面不如PLC；DSP芯片的作用与单片机类似，但其优势明显，即运算速度相当快，主要用于大数据量的处理场合，而本项目控制目标较简单，主要需求为可靠性及便携性，故此也不考虑DSP；ARM芯片一般用于嵌入式系统中，可以说是一种32位的单片机，可以加载Linux, Wince等复杂的操作系统，与单片机一样，要设计其电路，结构相对较复杂，设计要求较高；PLC作为可编程的控制器，既使用方便，又具有高稳定行，因此满足本装置的要求。
PLC，又称为可编程序控制器，其最早是用于代替物理继电器来完成各种逻辑控制功能，具有集成化，稳定性高、可编程灵活控制等一系统优点，在工业场合得到大量的应用。PLC可以执行各种逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过其数字或模拟式输出控制各类型的生产机械的控制信号，完成机械的生产动作或生产过程。PLC具有CPU、存储器及模拟及数字量的接口，可以接入现场信号，同时具有通信接口模块，可以接入控制面板，或与上位机相连，直接由上位机编程实现控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆PLC所使用的编程语言非常简单，可以直接利用指令系统或梯形图语言，电气工程师易于上手及掌握。PLC可以预制许多程序，改变其程序，即可改变其控制的功能。另外PLC产品线较丰富，硬件配套齐全，可以方便灵活组成系统，减少了自动控制的系统的设计、安装及维护的工作量。相比较其他控制芯片，利用PLC组成的控制系统，其稳定性更高，适应性更强，故障率更低。
综上，本项目拟采用PLC作为主控芯片，同时对其扩展模块进行必要的选型，并设计相应的外围设备电路。采用该方案可以最大限度的减少工作量，提高设计速度，加快项目的开展进程，同时，采用PLC的设备，其可靠性、稳定性、可扩展性等，都具有明显的优势。
2.存在问题及改进措施
该项目虽然取得了很大的进展，存在明显的优势，但在技术仍然存一些有待完善的地方：
2.1 380V控制器独立的设计有改进空间
本项目独立设计了一个三相电源箱，该独立三相电源箱设有信号输入插口、电源输入接口、以及电源输出接口，该信号输入插口用于插入自动监控装置的信号输出线，以便控制系统通过信号输出线传输控制信号，实现对抽真空装置的控制。但在实际应用过程中，需要通过信号线连接三相电源箱与自动监控装置本体，以实现控制信号的传递，操作起来较为不便。针对操作不便的问题，可以利用无线传输技术代替信号线进行数据传输，可在自动监控装置本体内设置一个与PLC控制器相连接的无线传输模块，以及在三相电源箱内对应无线传输模块设置一个无线接收模块，无线传输模块与无线接收模块之间建立无线数据传输通道。无线传输模块与无线接收模块可选用市面上现有的无线设备，例如蓝牙模块。
2.2如果是自动监控装置本身自己的密闭性出现问题，如何在工作时区分出来
本项目研制的SF6设备抽真空自动监控装置在进行抽真空以判断SF6设备是否存在泄漏情况时，可能自动监控装置本身也是存在一个密封性的缺陷的，而这则会影响到对SF6设备的泄漏情况的分析和判断。针对自动监控装置自身的密闭性问题，可设置一个自检程序，即在使用装置对SF6设备进行抽真空之前，对自动监控装置自身进行抽真空，判断装置本身是否存在密封性问题，在自检程序结束之后，判断密封良好的情况下，方可进行后续的对SF6设备的抽真空自动监控操作。
3.小结
本项目利用了现代先进的无线控制技术及计算机控制技术对电力部门的一种SF6设备抽真空自动监控装置进行了研制。该装置可实现自动监控抽真空装置对SF6设备持续抽真空至低负压，并在真空状态保持时间段内实时监控SF6设备中的气压值，简单易用，能够实现无人值守快速准确监测，具有良好的经济效益及推广前景。项目实施中主要完成了以下技术工作：
1）.采用PLC、无线模块、压力传感器、电磁阀、真空泵组成了自动抽真空监测控制系统，从而可以利用软件编程实现抽真空过程中控制策略的调整，具有智能性、灵活性，优于传统的继电器接触器逻辑电路构成的自动控制系统。
2）.采用了触摸式的LED操作面板，设计了友好的人机操作界面，可以方便设定压力的控制目标及其它参数，能直接对抽真空装置进行控制，具有操作便利性、技术先进性。
3）.装置体积小、重量轻、便携性好、具有过压保护等优点。
4）.设计了三相电源箱，以便于为采用三相380V工作电源的抽真空装置提供电源和控制抽真空。
该项目虽然取得了很大的进展，存在明显的优势，但在技术仍然存一些有待完善的地方。例如，人机操作界面存着菜单画面过多，参数过多等缺点，无线通信模块的抗干扰能力及有效使用距离仍需要得到改进。这些问题将有项目的后续研究中逐步得到改进。
论文作者:庄严
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
标签：真空论文; 设备论文; 装置论文; 模块论文; 控制器论文; 项目论文; 电源论文; 《电力设备》2016年第22期论文;