摘要:針(zhen)對(dui)目前高(gao)壓開(kai)(kai)關(guan)配電室環境監(jian)測(ce)系(xi)(xi)統在可靠性(xing)、擴展(zhan)性(xing)、靈活(huo)性(xing)、方(fang)使(shi)性(xing)等(deng)方(fang)面存在的問題，提(ti)出一種新型(xing)環境監(jian)測(ce)系(xi)(xi)統的設計方(fang)案。系(xi)(xi)統由SIEMENS可編程(cheng)控制器(qi)(PLC)及傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)組(zu)成，實時監(jian)測(ce)高(gao)壓開(kai)(kai)關(guan)配電寶(bao)環境中SF6氣體濃度、氧(yang)氣含(han)量、環境溫(wen)濕(shi)度等(deng)參數(shu)。本系(xi)(xi)統具有可靠性(xing)高(gao)、擴充方(fang)便(bian)、性(xing)能穩(wen)定、維(wei)護方(fang)便(bian)、抗干(gan)撫能力強等(deng)特點，可有效地保(bao)障進(jin)入高(gao)壓開(kai)(kai)關(guan)配電室現場的工(gong)作(zuo)人(ren)員的人(ren)身安(an)全。

關鍵詞:高壓開關配電室:SF6:環(huan)境監(jian)測系統

0.引言

高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)是(shi)智能(neng)電(dian)網(wang)重要組成部分，高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)安(an)全(quan)可靠運行(xing)，是(shi)整個電(dian)網(wang)安(an)全(quan)運行(xing)的重要保(bao)證。目前，高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)均采用(yong)SF6氣(qi)體(ti)作為絕緣(yuan)保(bao)護氣(qi)體(ti)，在(zai)常溫(wen)下SF6是(shi)一(yi)種無色無味(wei)的氣(qi)體(ti)，純凈(jing)的SF6體(ti)本身(shen)無毒，但經過高(gao)壓(ya)、電(dian)弧作用(yong)后(hou)的分解產物中包含(han)多種有毒的氣(qi)體(ti)，一(yi)旦有毒的氣(qi)體(ti)泄漏(lou)到高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)室(shi)環境中，將(jiang)會給高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)室(shi)內工(gong)作人員的健康帶(dai)來嚴重危(wei)害(hai)，因此，對高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)室(shi)環境中是(shi)否(fou)有SF6氣(qi)體(ti)泄漏(lou)進行(xing)實(shi)時監測(ce)。同時，我國電(dian)業安(an)全(quan)操(cao)作規(gui)程中也明(ming)確提出，在(zai)高(gao)壓(ya)開關(guan)(guan)配電(dian)室(shi)應(ying)安(an)裝環境監測(ce)系統，并要求系統具有SF6氣(qi)體(ti)濃度超標自動啟動排風扇(shan)進行(xing)排風的功能(neng)。

1.環境監測系統存在的問題

1.1SF6氣體濃度傳感器的(de)選用

SF6氣體濃(nong)度傳感器是整(zheng)個環境監測系統的(de)重(zhong)要組成部分，該傳感器質(zhi)量的(de)好(hao)壞，工作是否可靠直接決定環境中SF6氣體濃(nong)度檢測的(de)準確性，進而(er)決定系統對現場排風扇控制的(de)準確性。

目前，市場上(shang)SF6氣體濃度傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)主要(yao)采用(yong)以下幾(ji)種(zhong)原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li):半導(dao)體原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)、激(ji)(ji)光(guang)原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)、電化學原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)、紅外吸收原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)。半導(dao)體原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)SF6氣體濃度傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)不能定量測量，只能定性檢測，會經常出現漏(lou)報警和(he)誤(wu)報警的(de)(de)現象(xiang):激(ji)(ji)光(guang)原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)SF6濃度傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)定量檢測精(jing)(jing)度不高、結構(gou)復雜、激(ji)(ji)光(guang)管易碎、維護困難:電化學原(yuan)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)SF6濃度傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)，定量檢測精(jing)(jing)度較高，但需(xu)要(yao)經常更(geng)換傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)膜片和(he)電解液，不易維護。

1.2檢測信(xin)號的(de)輸出形式

在(zai)傳感器信號的輸出(chu)形式(shi)(shi)上(shang)，主要有4~20mA模擬量輸出(chu)形式(shi)(shi)和RS485總線輸出(chu)兩種輸出(chu)形式(shi)(shi)。

4~20mA模擬量(liang)的輸出形式(shi)，需要將每一個檢測通道的信(xin)號(hao)線都連接到監(jian)控主機，布線繁瑣，擴(kuo)展困難。

有些生產廠家采用(yong)了(le)RS485總(zong)線通(tong)訊(xun)方式組成環境監(jian)測系統但由于(yu)通(tong)訊(xun)協議過于(yu)簡單，抗干(gan)擾(rao)能(neng)力不強，系統經(jing)常受(shou)強磁場、強電(dian)場的干(gan)擾(rao)，而通(tong)訊(xun)不暢，無(wu)法傳輸(shu)檢測數據。

1.3通道切換方式的選用

有些生產廠家采用通(tong)道分時切換的(de)方式，實現對多個監測點的(de)信(xin)號檢(jian)測，這(zhe)種檢(jian)測不是(shi)實時的(de)，而(er)且檢(jian)測的(de)精度低。

2.系統組成

本系統(tong)由SF6濃度(du)/氧(yang)氣(qi)含(han)量(liang)(liang)復(fu)合傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、SIEMENS可(ke)編程控制(zhi)(zhi)器(qi)(PLC)、昆(kun)侖通態觸(chu)摸(mo)屏(ping)、溫(wen)濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、紅(hong)外傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、聲光報警器(qi)、控制(zhi)(zhi)繼電(dian)器(qi)等組成(cheng)。其組成(cheng)如圖1所(suo)示。系統(tong)采用西門子SIMATICS7-200系列可(ke)編程控制(zhi)(zhi)器(qi)(PLC)作為(wei)(wei)數(shu)據采集(ji)與控制(zhi)(zhi)的(de)核心部件(jian)，昆(kun)侖通態觸(chu)摸(mo)屏(ping)作為(wei)(wei)數(shu)據顯示、存儲部件(jian)，采用德國進(jin)口(kou)的(de)紅(hong)外吸收原理(li)的(de)SF6氣(qi)體濃度(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)和日本進(jin)口(kou)的(de)氧(yang)氣(qi)含(han)量(liang)(liang)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)為(wei)(wei)主要部件(jian)，配上通訊、電(dian)源(yuan)隔離(li)、信號隔離(li)、抗電(dian)磁(ci)干擾等電(dian)路，組成(cheng)SF6濃度(du)/氧(yang)氣(qi)含(han)量(liang)(liang)復(fu)合傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，使傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)具有(you)檢測精度(du)高(gao)、穩定(ding)性好、抗于(yu)擾能力強、維護方(fang)便等優點，采用RS485總(zong)線輸出(chu)，使系統(tong)擴充更為(wei)(wei)容易(yi)，滿足(zu)現場(chang)各項要求。

3.系統功能

3.1數(shu)據檢測(ce)與控制

當配電室環境中某一監(jian)測(ce)點(dian)SF6氣(qi)體的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度高于(yu)設定(ding)的(de)(de)(de)報警(jing)值(zhi)時(shi)，或者氧氣(qi)的(de)(de)(de)含(han)量低于(yu)設定(ding)值(zhi)時(shi)，可(ke)編程(cheng)控制器(qi)通過控制繼電器(qi)啟(qi)動現(xian)(xian)場排風扇進(jin)行(xing)排風換氣(qi)，同時(shi)啟(qi)動聲光(guang)報警(jing)器(qi)，輸(shu)出聲光(guang)報警(jing);當環境中SF6氣(qi)體的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度或氧氣(qi)含(han)量達到標準時(shi)，關閉現(xian)(xian)場排風扇，停(ting)止聲光(guang)報警(jing);當有(you)人員進(jin)入配電室現(xian)(xian)場時(shi)，系統自(zi)動啟(qi)動現(xian)(xian)場排風扇進(jin)行(xing)排風，另外，可(ke)編程(cheng)控制器(qi)還可(ke)以根據設定(ding)，定(ding)時(shi)啟(qi)動現(xian)(xian)場排風扇或手動啟(qi)動現(xian)(xian)場排風扇。

3.2監測(ce)點動態參數配胃表

由于不(bu)(bu)同(tong)的(de)高壓開關(guan)配電室環境監測點數不(bu)(bu)同(tong)、傳感器地址不(bu)(bu)同(tong)、配置(zhi)方式(shi)與排風扇的(de)控(kong)制(zhi)方式(shi)也不(bu)(bu)相同(tong)，本系統(tong)特別設(she)置(zhi)了動態參數配置(zhi)表，從(cong)而(er)實現系統(tong)的(de)高度靈(ling)活性(xing)和擴展性(xing)。具體(ti)功能說明如下:

(1)監(jian)測點安裝情況靈(ling)活配(pei)置

如圖(tu)2所示，動(dong)態參數配置(zhi)(zhi)表的第(di)1列為(wei)監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)編號，圖(tu)中(zhong)只顯示8個監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)，實際應用(yong)中(zhong)可(ke)為(wei)16路(lu)、32路(lu)、64路(lu)等(deng)。當某一監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)有SF6濃度(du)/氧氣(qi)含(han)量(liang)復合(he)傳(chuan)感器(qi)，就(jiu)按(an)下相(xiang)(xiang)應監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)后面的按(an)鈕(niu)，按(an)鈕(niu)上的符(fu)號由“X"變(bian)為(wei)“√"，表示此(ci)監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)了SF6濃度(du)/氧氣(qi)含(han)量(liang)復合(he)傳(chuan)感器(qi)，反之，當監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)后面按(an)鈕(niu)上的符(fu)號“X"時(shi)，表明此(ci)監(jian)(jian)(jian)測點(dian)(dian)(dian)沒有安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)傳(chuan)感器(qi)，通過操作(zuo)按(an)鈕(niu)，可(ke)在“X"和“√"之間切換(huan)。SF6濃度(du)變(bian)送器(qi)和氧氣(qi)含(han)量(liang)變(bian)送器(qi)的安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)情況可(ke)分(fen)別設(she)定(ding)，而(er)安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)SF6濃度(du)/氧氣(qi)含(han)量(liang)復合(he)傳(chuan)感器(qi)需要將SF6和02均設(she)置(zhi)(zhi)為(wei)“√";溫濕度(du)變(bian)送器(qi)設(she)置(zhi)(zhi)方法(fa)與SF6/02變(bian)送器(qi)的設(she)置(zhi)(zhi)方法(fa)相(xiang)(xiang)同。

(2)變送(song)器地(di)址(zhi)靈活配置

變(bian)送器(qi)(qi)采用(yong)RS485總線數(shu)字量輸出的(de)方式，每一臺(tai)變(bian)送器(qi)(qi)在(zai)出廠前均(jun)設置(zhi)有固定的(de)地(di)址(zhi)標識。本系統中(zhong)，通過在(zai)相應監測點相應變(bian)送器(qi)(qi)地(di)址(zhi)設定框內輸入地(di)址(zhi)，可以方便地(di)設置(zhi)安(an)裝在(zai)系統中(zhong)的(de)任意一臺(tai)變(bian)送器(qi)(qi)的(de)通訊地(di)址(zhi)，使得在(zai)系統中(zhong)更(geng)換(huan)、增加(jia)變(bian)送器(qi)(qi)后，不需要(yao)修改系統程序(xu)，大大地(di)增強了(le)系統的(de)靈活性與(yu)實用(yong)性。

(3)排風扇(shan)組控制靈活配置(zhi)

當配(pei)電室環(huan)境中SF6氣(qi)體(ti)濃度超標(biao)或氧氣(qi)含量過(guo)低時，本系統具(ju)有自動啟(qi)動現場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)扇進行排(pai)(pai)(pai)風(feng)的功能。本系統將現場(chang)排(pai)(pai)(pai)風(feng)扇分為(wei)4組分別控制，通(tong)過(guo)對(dui)每一個監測(ce)點參數超標(biao)后(hou)，對(dui)4組排(pai)(pai)(pai)風(feng)扇啟(qi)動的設置，可以靈活(huo)地設置排(pai)(pai)(pai)風(feng)扇的啟(qi)動方(fang)案，當環(huan)境中有多個監測(ce)點超標(biao)的情況，將合并執行排(pai)(pai)(pai)風(feng)扇的啟(qi)動方(fang)案。

(4)系統(tong)參數配置表

為了增強系(xi)(xi)統(tong)的靈活性，適(shi)應(ying)不同現場的要(yao)求，本系(xi)(xi)統(tong)設置(zhi)了系(xi)(xi)統(tong)參(can)數配置(zhi)表。

4.安(an)科(ke)瑞(rui)配電室環境監(jian)控系統

4.1概述

配電(dian)室綜合監(jian)(jian)控(kong)(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)包括智能監(jian)(jian)控(kong)(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)屏、通(tong)訊管理機、UPS電(dian)源、視(shi)頻監(jian)(jian)控(kong)(kong)(kong)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)（云臺球機、槍機）、環境監(jian)(jian)測(ce)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)（溫度、濕度、水浸、煙(yan)感）、控(kong)(kong)(kong)制(zhi)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)（燈光、空調、除濕機、風機、水泵(beng)）、門禁監(jian)(jian)控(kong)(kong)(kong)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)（讀卡(ka)器、開門按(an)鈕(niu)、磁力(li)鎖）、安防監(jian)(jian)控(kong)(kong)(kong)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)（雙鑒檢測(ce)器）。

4.2應用場所

適用于軌(gui)道交通，工(gong)業，建筑，學校，商(shang)業綜合體(ti)等35kV及以下(xia)用戶端供配電自動化系統工(gong)程設(she)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(neng)夠顯示(shi)配電(dian)室設備的運行(xing)狀態，實時監測配電(dian)室環境(jing)參數信息，實時顯示(shi)有關故障、告警等(deng)信息。

4.4.2數據查詢

在人(ren)機界(jie)面中(zhong)，可以直(zhi)接查看配電室中(zhong)各個設備的運行數據。

4.4.3曲線查詢

可以直(zhi)接查看(kan)各電參量曲線(xian)。

4.4.4運行報表

查詢配電(dian)室(shi)內設(she)備(bei)的運行(xing)數(shu)據報表(biao)。

4.4.5實時告警

具(ju)有(you)實(shi)時告警(jing)功能，系統能夠對配電室溫度(du)、濕度(du)、有(you)害(hai)氣(qi)體、設備(bei)故障或通(tong)信(xin)故障等事件發出告警(jing)。

4.4.6歷史事件查詢

能夠對(dui)產生(sheng)的所有(you)事(shi)件(jian)記(ji)錄進(jin)行存儲(chu)和(he)管理(li)，方(fang)便用(yong)戶(hu)對(dui)系統事(shi)件(jian)和(he)進(jin)行歷史追溯、查詢統計、事(shi)故分析。 

4.4.7用戶權(quan)限管理(li)

設置(zhi)了(le)用戶權限管理功能(neng)，可以(yi)定(ding)義不同級別用戶的登錄(lu)名、密碼及操作權限。

4.4.8網絡(luo)拓撲圖

支持實時(shi)監視(shi)并診(zhen)斷各設備(bei)的(de)通(tong)訊(xun)狀態，能夠完整(zheng)的(de)顯示整(zheng)個(ge)系統網絡(luo)結構。

4.4.9遙控功能

可以對整個配電系(xi)統范圍內的(de)設(she)備進行(xing)遠程(cheng)遙控操作。

4.5系統硬件配置

5.結束語

本文設計(ji)的(de)監測系(xi)(xi)統(tong)對電(dian)(dian)廠、變電(dian)(dian)站等電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的(de)安全(quan)生產，保障工作(zuo)人員的(de)身體健康(kang)，都有著十分重要的(de)意義(yi)。隨著國家對智能電(dian)(dian)網工作(zuo)的(de)大力推進，高壓開關配電(dian)(dian)室SF6環境監測系(xi)(xi)統(tong)在實際應用中必(bi)然(ran)會發揮越(yue)來越(yue)重要的(de)作(zuo)用。

安科瑞侯文莉