變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置的研發(fā)

高錦成

勝利油田電力分公司 山東東營(yíng) 257000

1 研究背景

勝利油田大部分變電站完成自動(dòng)化改造后，實(shí)現(xiàn)了集控站控制,逐步變?yōu)闊o(wú)人值守。變電站環(huán)境在線監(jiān)控是無(wú)人值守變電站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，雖然變電站自動(dòng)化改造完成,但是變電站的在線監(jiān)控設(shè)備仍以主設(shè)備為主，缺少對(duì)變電站環(huán)境的在線監(jiān)控。部分變電站具有對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控的輔助設(shè)備，但是多數(shù)功能單一，造成站內(nèi)系統(tǒng)過(guò)多且龐大，并且對(duì)變電站內(nèi)輔助運(yùn)行的電源、排水、主設(shè)備降溫通風(fēng)等設(shè)備均不進(jìn)行連鎖監(jiān)控。

在對(duì)眾多文獻(xiàn)[1-12]進(jìn)行參考的基礎(chǔ)上，研發(fā)了變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置。這一監(jiān)控裝置將變電站內(nèi)需要監(jiān)控的環(huán)境參數(shù)與相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)連鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行環(huán)境和輔助設(shè)備的集中監(jiān)控，消除了眾多系統(tǒng)同時(shí)并存的問(wèn)題，并且提高了系統(tǒng)的集成化程度。

2 監(jiān)控裝置總體設(shè)計(jì)

變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置以模擬量采集、開入量采集、開出量控制為基礎(chǔ)，通過(guò)模擬量、遙信量數(shù)據(jù)與開出量模塊實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，各種不同的環(huán)境采集設(shè)備可以接入監(jiān)控裝置，針對(duì)不同的變電站可以靈活選擇不同的插件。

變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置系統(tǒng)框圖

3 環(huán)境監(jiān)控

基于勝利油田變電站的實(shí)際情況與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守變電站需要實(shí)現(xiàn)的主要功能進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控功能設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對(duì)高壓室溫度和濕度、電纜溝水位、六氟化硫氣體濃度、主變溫度等進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)門禁等實(shí)現(xiàn)報(bào)警接入。

3.1 電纜溝水位監(jiān)測(cè)

電纜溝水位監(jiān)測(cè)通過(guò)高水位報(bào)警開關(guān)量進(jìn)行采集，啟動(dòng)排水泵。在電纜溝設(shè)置一定數(shù)量的水位感應(yīng)裝置，可人工調(diào)節(jié)，在電纜溝水位達(dá)到相應(yīng)高度時(shí)實(shí)現(xiàn)排水泵自動(dòng)啟動(dòng)。為防止排水泵頻繁啟動(dòng)，將排水泵運(yùn)行的最低水位設(shè)置為工作停止點(diǎn)，將水位傳感器的接點(diǎn)接入監(jiān)控裝置。

3.2 高壓室溫度監(jiān)測(cè)

高壓室溫度監(jiān)測(cè)通過(guò)模擬量進(jìn)行采集，啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)。人工設(shè)置溫度控制定值，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的自動(dòng)啟停。根據(jù)高壓室內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際情況，將變電站分為不同區(qū)域進(jìn)行有針對(duì)的控制。將高壓室溫度計(jì)所采集的模擬量接入監(jiān)控裝置，通過(guò)監(jiān)控裝置的邏輯控制實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的邏輯控制。

3.3 高壓室濕度監(jiān)測(cè)

高壓室濕度監(jiān)測(cè)通過(guò)模擬量進(jìn)行采集，啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)。人工設(shè)置濕度控制定值，實(shí)現(xiàn)除濕系統(tǒng)的自動(dòng)啟停。將高壓室濕度計(jì)所采集的模擬量接入監(jiān)控裝置，通過(guò)監(jiān)控裝置的邏輯控制實(shí)現(xiàn)對(duì)除濕系統(tǒng)的邏輯控制。這一監(jiān)測(cè)功能主要用于防止高壓室濕度過(guò)高，進(jìn)而造成一次設(shè)備的整體擊穿。

3.4 六氟化硫氣體濃度監(jiān)測(cè)

設(shè)置六氟化硫氣體濃度值，通過(guò)對(duì)六氟化硫氣體探頭的模擬量進(jìn)行采集，進(jìn)而通過(guò)監(jiān)控裝置中的開出量實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)的控制。對(duì)于已存在六氟化硫氣體采集系統(tǒng)的變電站，也可以通過(guò)開入量的采集實(shí)現(xiàn)狀態(tài)報(bào)警，并通過(guò)六氟化硫氣體監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)的控制。

3.5 主變溫度監(jiān)測(cè)

主變溫度監(jiān)測(cè)通過(guò)模擬量進(jìn)行采集，啟動(dòng)主變風(fēng)機(jī)。監(jiān)控裝置通過(guò)對(duì)主變溫度模擬量進(jìn)行采集，來(lái)驅(qū)動(dòng)主變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)啟停模塊，同時(shí)通過(guò)對(duì)主變風(fēng)機(jī)電流的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)主變風(fēng)機(jī)的保護(hù)。

4 設(shè)備監(jiān)控

設(shè)備監(jiān)控主要是將前期綜合自動(dòng)化改造過(guò)程中部分沒(méi)有接入自動(dòng)化改造的設(shè)備接入監(jiān)控裝置，這些設(shè)備主要是一部分因設(shè)備本身不具備智能接入綜合自動(dòng)化后臺(tái)系統(tǒng)條件而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的設(shè)備，如還沒(méi)有進(jìn)行更新的直流屏、交流屏、小電流接地選線裝置等。

4.1 直流系統(tǒng)監(jiān)控

通過(guò)開入量數(shù)據(jù)采集監(jiān)控直流充電設(shè)備故障、直流系統(tǒng)接地、交流失電等問(wèn)題。通過(guò)模擬量數(shù)據(jù)采集監(jiān)控直流設(shè)備交流電源故障、直流控制母線電壓故障、直流合閘母線電壓故障等問(wèn)題。

4.2 交流系統(tǒng)監(jiān)控

根據(jù)變電站站用變的標(biāo)配情況進(jìn)行站用變低壓側(cè)交流屏電源模擬量數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)而監(jiān)控直流充電電源、主變風(fēng)機(jī)電源等。

4.3 小電流接地選線裝置

根據(jù)站內(nèi)系統(tǒng)6kV、10kV 線路數(shù)目進(jìn)行接地線路報(bào)警設(shè)置，結(jié)合小電流接地選線裝置的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行接入設(shè)置，接入開入量數(shù)據(jù)。對(duì)監(jiān)控裝置的開入量數(shù)據(jù)采集點(diǎn)以線路名稱進(jìn)行命名，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控裝置對(duì)原有的小電流接地選線裝置進(jìn)行采集。

4.4 消防系統(tǒng)

監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)的采集，自動(dòng)撥打火警電話，同時(shí)通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

5 邏輯控制

5.1 主變風(fēng)機(jī)

目前勝利油田所轄變電站多為兩臺(tái)主變配置，根據(jù)主變數(shù)量確定相關(guān)模塊插件的數(shù)量。監(jiān)控裝置可以實(shí)現(xiàn)主變溫度報(bào)警后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置后，能夠滿足自動(dòng)啟動(dòng)要求，同時(shí)確保在臨界溫度定值的情況下風(fēng)機(jī)不會(huì)頻繁啟動(dòng)，防止主變風(fēng)機(jī)損壞。通過(guò)采集風(fēng)機(jī)的電流和電源電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)主變風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，且代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站使用熱敏電阻或熔斷器進(jìn)行保護(hù)。主變風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制邏輯如圖2所示。

圖2 主變風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制邏輯

5.2 高壓室排風(fēng)系統(tǒng)

在高壓室中設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)與室內(nèi)溫度、濕度、六氟化硫氣體濃度進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)以消防系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)閉鎖排風(fēng)系統(tǒng)，即以消防報(bào)警系統(tǒng)接點(diǎn)閉鎖排風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)然，也可以通過(guò)監(jiān)控裝置運(yùn)行控制邏輯對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。高壓室排風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行控制邏輯如圖3所示。

圖3 高壓室排風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行控制邏輯

5.3 通信接口

以通信接口的多樣性設(shè)計(jì)和配套通信規(guī)約滿足不同設(shè)備接入的需求，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各類采集設(shè)備的情況擴(kuò)展了以太網(wǎng)接口、現(xiàn)場(chǎng)總線接口、串行接口，可基于插件的形式使監(jiān)控裝置適應(yīng)不同設(shè)備硬件的接入。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于勝利油田無(wú)人值守變電站的實(shí)際需求，研發(fā)了變電站動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控裝置，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控與設(shè)備監(jiān)控，在最大程度上滿足無(wú)人值守變電站的各項(xiàng)功能需求，并有效降低無(wú)人值守所投入的成本。

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