摘要：随着变电站智能化进程的加速，变电站高压智能化管控也成为目前电力行业研究的热门课题之一。变电站高压室内环境受诸多因素影响，本文就高压室环境智能控制系统研制进行探讨。
关键词：变电站；高压室；环境智能控制
前言
目前，变电站高压室内环境的主要因素影响有SF6浓度、氧气浓度、烟雾浓度、温湿度以及高压室外的光照强度、雨量大小、风强等。且各变电站分散性较大，距离较远，运维人员无法实时了解无人值守变电站内高压室内SF6、氧气、温度、湿度等参数。运维人员仅凭感觉来手动启动和关闭加热器、排风扇来控制高压室内的温湿度、烟雾、SF6、氧量等环境参数，使高压室环境无法维持在恒定的范围内。特别是需要遇到高温、大风、暴雨等极端恶劣天气，运维人员需要驱车抵达各变电站手动控制加热器、排风扇、百叶窗维持高压室的环境，大大增加运维成本，也无法实现高压室内设备的闭环管控。因此，加强无人值守变电站高压室环境管控，建立科学智能的管控系统，实现高压室环境集成化、智能化、远程化监控是当下迫切需要坚决的问题。
1、设计方案
为了加强变电站高压室的环境管控工作，能够有效保证高压室环境的安全性与稳定性，保证高压室内各种设备的正常运行，提高变电站的运行维护工作效率，研究小组决定研发高压室环境智能控制系统。
研究小组依据要研制的高压室环境智能控制系统的功能需求，提出了总体设计方案，并对总体方案进行了逻辑可行性分析，总体逻辑关系入下图所示。
2、方案实施
2.1、整体设计要求
1．准确采集高压室内的环境变量，并将信息传递给控制单元。
2．控制单元将判断后的结果正确输出给备控制对象。
3．利用低电压控制单元实现对高压电机和加热设备的准确控制。
4．软件硬件结合实现多重保护，确保主控制电路可靠工作。
5．设计简单，工作可靠性高。
2.2、主电路设计要求
1．主电路和控制电路单元独立布线和设计，防止交窜直。
3．主电路长期工作稳定性强，绝育水平高。
4．主电路增加过载保护、缺相保护、过流等保护。
2.3、控制电路设计要求
1．准确采集传感器信息，并进行精确处理，并输入给控制器。
2．为防止交流点窜入直流电，应为控制元件设计光耦隔离模块。
3．程序模块设计，防止程序计算周期长，影响处理速度。
4．控制回路部分信号需要采集高压侧信号，因此需将部分高压设备信号接入控制回路，电路设计需做好隔离措施。
2.4、软件编写设计要求
1、利用电气仿真软件CADe_SIMU模拟仿真。
2、利用C语言正确进行模拟仿真和程序编写。
3、通过GPRS建立通讯，将采集到的环境变量上传至云端集中控制模块，集中处理数据，来实时调节高压室环境精准的达到规定的环境指数。同时，将数据上传云端，下发至手机APP，实现远程集中监测、控制。并可以实现双向远程控制。
4、利用就地控制、手机APP控制、遥控控制三种模式，既实现就地化自动控制，又实现APP实时监测和远程控制，同时也可以在利用短程的遥控，极大的确保了控制系统可靠工作。
2.5、电气元件采购要求
1、采购并测试PWM开关电源、DC/DC降压芯片、DC24V铅酸蓄电池、EPS控制器、人体感应器、风、光、雨传感器、单片机、GPRS远程控制器、蓝牙遥控器、热过载保护器、缺相保护器、光耦隔离模块、电量显示器、其它18种辅助元件。
2、元件电压、电流、功率等电气参数负符合使用要求。
3、元件的机械特性、电气特性、极寒及极热环境工作温度。
2.6、元件组装及测试要求
1、绘制合理的元件组装流程。
2、绘制遥控、远程、智能模块的测试及分析表。
3、按照组装流程对各电气元件进行组装和硬件调试。
4、分析测试效果并进行参数调整。
3、产品应用效果
研究小组将研发的产品及其附属设备安装至石嘴山供电公司所辖某变电站35kV高压室内，进行实际应用，并对装置的每个功能进行测试和调试，经过半年的实际测试，该装置的智能控制模式、APP远程控制模式、手动控制模式工作均能可靠实现控制，工作稳定可靠。
高压室环境异常情况下，装置在1s内实现就地化声光告警，3s内通过GPRS将告警信息发送至手机APP，10s内启动环境控制装置，维持高压室环境维持高压室氧气密度>18％、SF6气体密度<1000mL/L、湿度<75％、温度20℃-25℃。同时，并将检测结果实时上传至云端，运维人员在手机APP上可实时查看高压室温湿度等参数，也可利用手机APP远程控制，提高操作、维护、抢修效率。此外，该装置自身还具有缺相、过载、短路等及工作状态监测告警功能，全面确保该装置工作的安全性、稳定性和可靠性。
4、产品效益
4.1、安全效益
高压室环境智能控制系统，实现了变电站高压室内环境实时监测和智能控制，高标准改善了高压室运行环境维持在标准范围内，保证了高压室设备的安全稳定运行。此外，合格的高压室环境，也实现变电高压室设备全寿命闭环管控。同时，该装置的告警功能，保障了当高压室内环境参数发生变化，能立即进行就地化告警，并将告警信息实时发送至手机APP，同时启动智能控制模式维持高压室环境参数远程或定时控制排风机、百叶窗，使得作业人员到达变电站后可第一时间进入高压室，进行抢修等，提升了抢修效率。高压室环境智能控制系统，自身具备过压、欠压、过流、缺相、失电、保护，主电路、控制电路、备用电源电压检测及高告警，备用电源自动投入等功能，确保了系统的安全稳定运行。
4.2、经济效益
目前变电站已实现无人化值守，当高压室内环境发生变化，运维人员须取车地抵达各变电站进行人工调节，大大增加运维成本，也无法实现高压室内设备的闭环管控。若该装置在石嘴山供电公司所辖全部的投入使用，每年科节约运维成本约三万多元。同时增加了设备使用的寿命，减少设备老化率，降低设备更新换代的频率及运行维护成本。
参考文献：
[1]张静、室内环境智能控制系统设计[J]实验研究与探讨，2016（07）
[2]李新春、基于ARM与GPRS的家庭智能控制系统的设计与实现[J]计算机系统应用，2010（05）
论文作者:刘江,王东夏,张智强,李光林,罗露,刘洋,周建良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/3
标签：高压论文; 变电站论文; 环境论文; 控制系统论文; 石嘴山论文; 智能论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第36期论文;