變電站輔助設施檢測控制技術的設計及應用

崔郁林 李來晉 彭宇 倪莎 段育豐 牛鵬虎

【摘 ?要】變電站輔助設施是維持變電主設備正常運行的重要保障。由于當前對輔助設備的狀態監測技術發展相對滯后，基于此，本文首先分析了輔助設施檢測控制技術的設計以及輔助設施控制系統，接下來詳細闡述了在安裝過程中如何進行交叉作業安排以及系統工作流程，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

【關鍵詞】變電站;輔助設施;在線;監測;控制;系統

引言

變電站內主設備的正常運行，對其運行環境都有一定的要求，運行環境主要依靠站內各類輔助設施維持。所謂輔助設施，是指變電站中除了用于輸送電力的主設備之外的空調、通風、消防、照明、門禁、報警以及各類設備的箱體、裝設空間等，這些輔助設施雖然并不參與主設備的工作，但是對于保護變電站的安全、以及為主設備保持一個理想的工作環境，都是非常重要的。因此，在變電站的工作過程中，也需要對這些輔助設施進行實時的監控，確保他們始終正常工作。由于站內運行環境因素分為溫度、濕度、壓力等，相應的輔助設施的類型也有多種，如一個典型設計的110kVGIS戶內站，其有空調約15臺，風機約25臺，門禁約5個，設備箱體約10處，各種小室約10間。同時，受采購及安裝時期不同等因素影響，輔助設施的廠家、型號、尺寸等參數也不盡相同，在現有技術中，對變電站輔助設施的監控技術還遠遠不夠完善。目前大多數變電站無法對其輔助設施進行自動的、實時的及智能化的監控，仍然需要通過定期人工巡視的傳統方式來檢查輔助設施的狀態，巡視周期長、操作繁瑣、精度低，經常導致輔助設施出現的問題難以得到及時發現和妥善處理，很容易對主設備的正常工作造成不利影響。由此可見，設計一套可涵蓋全站運行環境，對各輔助設施運行工況進行實時監測控制，并提供相應警告提示功能的系統平臺，是十分必要的。

1輔助設施檢測控制技術的設計

為解決上述問題，本文提出一種變電站輔助設施檢測控制技術，包括通過檢測設備采集變電站輔助設施的信息，并轉換為數據量采集值;數據采集值與預設告警閾值進行比較，判斷數據采集值是否超出預設告警閾值區間;若數據采集值不在預設的閾值區間，則判定當前的輔助設施為異常狀態，生成一異常狀態處理指令;啟動報警器，并根據異常狀態處理指令控制所述變電站輔助設備改變工作狀態，以便于恢復到正常工作狀態。采集轉換數據。包括提取變電站輔助設備的狀態信息，并基于模擬量轉換輸入端口將狀態信息轉換為模擬量信號;通過計算得出與模擬量信號對應的數據量采集值。初始化檢測設備，并且初始化模擬量轉換輸入端口，以便于通過檢測設備對變電站輔助設施信息進行采集和轉換。數據比較判斷。包括數據包括圖像、水位、溫濕度等，若數據采集值在預設的閾值區間，則判定當前的變電站輔助設備未出現異常狀態。以檢測變電站消防水池水位為例，預設消防水位在2.4～2.7m為正常的閾值區間，將采集的水池水位信息與預設的閾值進行比較判斷，采集的水位信息在預設的閾值區間內為正常狀態。若超出區間表示變電站的消防水池為異常狀態，并將異常特征處理指令發送至遠程監控平臺，以便于遠程監控平臺根據異常特征處理進行故障排查。遙控輔助設施。包括根據采集的變電站輔助設施的運行狀態信息判斷是否遙控變電站輔助設施。當采集的變電站輔助設備的狀態出線異常時，可以通過遙控其他輔助設備來改變異常的狀態。例如當檢測到室內溫度超過預設溫度閾值時，可以通過遠程遙控風機來降低室內溫度，直至室內溫度在預設的閾值范圍內。

2輔助設施控制系統

現場環境信息測控單元通過各類型傳感器采集現場環境信息，如現場溫濕度，照明情況，氣體濃度，積水水位等信息，然后控制器通過無線方式傳輸到應用后臺進行顯示和應用，控制器也根據設定的告警值進行告警反饋。同時根據設定的啟動值，啟動各類型輔助設備，或者根據應用后臺發出的指令，執行動作，啟動相關輔助設備，控制器啟動完畢后同時采集啟動狀態信息，對輔助設備的啟動運行情況進行判斷，及時反饋至監控應用后臺。通過應用環境監測監控后臺實現對一個變電站的多個監控點，對多個變電站的環境信息進行采集，匯總和控制，實現變電站運行人員對偏遠變電站環境信息的遠程監控，變電站輔助設備監控系統工作時，由狀態采集模塊中的各類傳感器在變電站現場分別測量相應的變電站輔助設備的狀態參數，例如通風設備（如風機）、照明設備、空調設備等需要使用電力的輔助設備的工作電壓和工作電流、環境亮度及照明設備的發光亮度、變電站內特定位置的溫度和濕度、消防管網設備的水壓、變電站內特定位置的特定氣體（如氧氣、臭氧、六氟化硫等）的濃度、門禁的開閉情況等。現場監控模塊的每個MCU在變電站現場從數據收集模塊中與其連接的各個傳感器接收相應的變電站輔助設備的狀態參數，將相應的變電站輔助設備的狀態參數轉換成數字編碼信號，然后利用相應的無線通信單元通過無線通信方式，將生成的數字編碼信號發送給處于預定的廠站位置的廠站端平臺模塊的無線基站單元，廠站端服務器從無線基站單元獲取該等數字編碼信號。

3在安裝過程中如何進行交叉作業安排

在輔助作業中，由于部分系統之間有交叉，通過合理的安排可以節省施工方及業主的成本，確保工作的順利進行。如在調試時電子圍欄與圖像監控一般需進行聯調，當雙方同時進行施工時可以調試時及時發現問題（如接口協議、布線是否有干擾等）。對于有特殊要求的作業必須進行統一安排，如需進行停電后的安裝及維護等，通過統一安排提高工作效率。對專用的施工作業工具可以統一進行協調及施工，提高工作效率。

4系統工作流程

監控系統通過上述組成模塊之間的網絡連接、數據傳輸與處理，形成完整的輔助設置監測與控制功能。主要流程分為：使用狀態采集模塊測量變電站輔助設施的狀態參數;使用現場監控模塊MCU在變電站現場從數據收集模塊接收變電站輔助設施的狀態參數，將變電站輔助設施的狀態參數轉換成數字編碼信號;使用廠站端平臺模塊接收數字編碼信號，將其轉換為輔助設施的狀態數據;使用主站服務器模塊接收變電站輔助設施的狀態數據;使用用戶終端模塊，在用戶所在的位置從服務器模塊接收狀態數據，并將其向用戶顯示。系統中的控制功能命令，通過用戶終端模塊發出，通過主站服務器、廠站服務器、MUC、控制器，送達受控的輔助設施。

結語

變電站輔助設施的正常工作，是對站內主設備運行環境的重要保障，故對輔助設置的狀態監測與控制，是十分必要的，由于輔助設施種類眾多，長期以來，一直缺乏將全站輔助設施整合監控的統一平臺或系統，本文提出一種系統，可對輔助設施進行集中的監控，幫助維護人員及時了解設備運行情況，并對故障或異常進行快速的響應與調節。通過在線監控系統的運行，可有效的提高變電站運行和監控效率，更加確保主設備的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]陳皓，高雅，黃偉，等.變電站遙視系統中門禁接入的方法與應用[J].電力科學與工程，2014（2）.

[2]張波，文昌斌，等.變電站溫濕度監測模式的改進[J].湖北電力，2013（9）.

[3]王慧，楊秀蘭，白小會，等.智能變電站輔助監控系統分布式體系結構研究[J].供用電，2017（2）.

[4]徐榮根.論變電站擴建工程的安全管理[A].第一屆電力安全論壇優秀論文集[C].2008.

（作者單位：國網晉城供電公司）