安科瑞 劉邁

　　摘要:針對目前高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在可靠性、擴展性、靈活性、方使性等方面存在的問題，提出一種新型環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)由SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳感器等組成，實時監(jiān)測高壓開關(guān)配電寶環(huán)境中SF6氣體濃度、氧氣含量、環(huán)境溫濕度等參數(shù)。本系統(tǒng)具有可靠性高、擴充方便、性能穩(wěn)定、維護方便、抗干撫能力強等特點，可有效地保障進入高壓開關(guān)配電室現(xiàn)場的工作人員的人身安全。

　　關(guān)鍵詞:高壓開關(guān)配電室:SF6:環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

　　0.引言

　　高壓開關(guān)是智能電網(wǎng)重要組成部分，高壓開關(guān)安全可靠運行，是整個電網(wǎng)安全運行的重要保證。目前，高壓開關(guān)均采用SF6氣體作為絕緣保護氣體，在常溫下SF6是一種無色無味的氣體，純凈的SF6體本身無毒，但經(jīng)過高壓、電弧作用后的分解產(chǎn)物中包含多種有毒的氣體，一旦有毒的氣體泄漏到高壓開關(guān)室環(huán)境中，將會給高壓開關(guān)室內(nèi)工作人員的健康帶來嚴(yán)重危害，因此，對高壓開關(guān)室環(huán)境中是否有SF6氣體泄漏進行實時監(jiān)測。同時，我國電業(yè)安全操作規(guī)程中也明確提出，在高壓開關(guān)配電室應(yīng)安裝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，并要求系統(tǒng)具有SF6氣體濃度超標(biāo)自動啟動排風(fēng)扇進行排風(fēng)的功能。

　　1.環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題

　　1.1SF6氣體濃度傳感器的選用

　　SF6氣體濃度傳感器是整個環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，該傳感器質(zhì)量的好壞，工作是否可靠直接決定環(huán)境中SF6氣體濃度檢測的準(zhǔn)確性，進而決定系統(tǒng)對現(xiàn)場排風(fēng)扇控制的準(zhǔn)確性。

　　目前，市場上SF6氣體濃度傳感器主要采用以下幾種原理:半導(dǎo)體原理、激光原理、電化學(xué)原理、紅外吸收原理。半導(dǎo)體原理的SF6氣體濃度傳感器不能定量測量，只能定性檢測，會經(jīng)常出現(xiàn)漏報警和誤報警的現(xiàn)象:激光原理的SF6濃度傳感器定量檢測精度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激光管易碎、維護困難:電化學(xué)原理的SF6濃度傳感器，定量檢測精度較高，但需要經(jīng)常更換傳感器的膜片和電解液，不易維護。

　　1.2檢測信號的輸出形式

　　在傳感器信號的輸出形式上，主要有4~20mA模擬量輸出形式和RS485總線輸出兩種輸出形式。

　　4~20mA模擬量的輸出形式，需要將每一個檢測通道的信號線都連接到監(jiān)控主機，布線繁瑣，擴展困難。

　　有些生產(chǎn)廠家采用了RS485總線通訊方式組成環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)但由于通訊協(xié)議過于簡單，抗干擾能力不強，系統(tǒng)經(jīng)常受強磁場、強電場的干擾，而通訊不暢，無法傳輸檢測數(shù)據(jù)。

　　1.3通道切換方式的選用

　　有些生產(chǎn)廠家采用通道分時切換的方式，實現(xiàn)對多個監(jiān)測點的信號檢測，這種檢測不是實時的，而且檢測的精度低。

　　2.系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)由SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器、SIEMENS可編程控制器(PLC)、昆侖通態(tài)觸摸屏、溫濕度傳感器、紅外傳感器、聲光報警器、控制繼電器等組成。其組成如圖1所示。系統(tǒng)采用西門子SIMATICS7-200系列可編程控制器(PLC)作為數(shù)據(jù)采集與控制的核心部件，昆侖通態(tài)觸摸屏作為數(shù)據(jù)顯示、存儲部件，采用德國進口的紅外吸收原理的SF6氣體濃度傳感器和日本進口的氧氣含量傳感器為主要部件，配上通訊、電源隔離、信號隔離、抗電磁干擾等電路，組成SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器，使傳感器具有檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗于擾能力強、維護方便等優(yōu)點，采用RS485總線輸出，使系統(tǒng)擴充更為容易，滿足現(xiàn)場各項要求。

　　3.系統(tǒng)功能

　　3.1數(shù)據(jù)檢測與控制

　　當(dāng)配電室環(huán)境中某一監(jiān)測點SF6氣體的濃度高于設(shè)定的報警值時，或者氧氣的含量低于設(shè)定值時，可編程控制器通過控制繼電器啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進行排風(fēng)換氣，同時啟動聲光報警器，輸出聲光報警;當(dāng)環(huán)境中SF6氣體的濃度或氧氣含量達到標(biāo)準(zhǔn)時，關(guān)閉現(xiàn)場排風(fēng)扇，停止聲光報警;當(dāng)有人員進入配電室現(xiàn)場時，系統(tǒng)自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進行排風(fēng)，另外，可編程控制器還可以根據(jù)設(shè)定，定時啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇或手動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇。

　　3.2監(jiān)測點動態(tài)參數(shù)配胃表

　　由于不同的高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測點數(shù)不同、傳感器地址不同、配置方式與排風(fēng)扇的控制方式也不相同，本系統(tǒng)特別設(shè)置了動態(tài)參數(shù)配置表，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的高度靈活性和擴展性。具體功能說明如下:

　　(1)監(jiān)測點安裝情況靈活配置

　　如圖2所示，動態(tài)參數(shù)配置表的第1列為監(jiān)測點編號，圖中只顯示8個監(jiān)測點，實際應(yīng)用中可為16路、32路、64路等。當(dāng)某一監(jiān)測點安裝有SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器，就按下相應(yīng)監(jiān)測點后面的按鈕，按鈕上的符號由“X"變?yōu)椤啊?，表示此監(jiān)測點安裝了SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器，反之，當(dāng)監(jiān)測點后面按鈕上的符號“X"時，表明此監(jiān)測點沒有安裝傳感器，通過操作按鈕，可在“X"和“√"之間切換。SF6濃度變送器和氧氣含量變送器的安裝情況可分別設(shè)定，而安裝SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器需要將SF6和02均設(shè)置為“√";溫濕度變送器設(shè)置方法與SF6/02變送器的設(shè)置方法相同。

　　(2)變送器地址靈活配置

　　變送器采用RS485總線數(shù)字量輸出的方式，每一臺變送器在出廠前均設(shè)置有固定的地址標(biāo)識。本系統(tǒng)中，通過在相應(yīng)監(jiān)測點相應(yīng)變送器地址設(shè)定框內(nèi)輸入地址，可以方便地設(shè)置安裝在系統(tǒng)中的任意一臺變送器的通訊地址，使得在系統(tǒng)中更換、增加變送器后，不需要修改系統(tǒng)程序，大大地增強了系統(tǒng)的靈活性與實用性。

　　(3)排風(fēng)扇組控制靈活配置

　　當(dāng)配電室環(huán)境中SF6氣體濃度超標(biāo)或氧氣含量過低時，本系統(tǒng)具有自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進行排風(fēng)的功能。本系統(tǒng)將現(xiàn)場排風(fēng)扇分為4組分別控制，通過對每一個監(jiān)測點參數(shù)超標(biāo)后，對4組排風(fēng)扇啟動的設(shè)置，可以靈活地設(shè)置排風(fēng)扇的啟動方案，當(dāng)環(huán)境中有多個監(jiān)測點超標(biāo)的情況，將合并執(zhí)行排風(fēng)扇的啟動方案。

　　(4)系統(tǒng)參數(shù)配置表

　　為了增強系統(tǒng)的靈活性，適應(yīng)不同現(xiàn)場的要求，本系統(tǒng)設(shè)置了系統(tǒng)參數(shù)配置表。

　　4.安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

　　4.1概述

　　配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。

　　4.2應(yīng)用場所

　　適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。

　　4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

　　4.4.1實時監(jiān)測

　　能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.4.2數(shù)據(jù)查詢

　　在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

4.4.3曲線查詢

　　可以直接查看各電參量曲線。

4.4.4運行報表

　　查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。

4.4.5實時告警

　　具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

4.4.6歷史事件查詢

　　能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.4.7用戶權(quán)限管理

　　設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

4.4.8網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

　　支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4.4.9遙控功能

　　可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。

4.5系統(tǒng)硬件配置

　　5.結(jié)束語

　　本文設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)對電廠、變電站等電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，保障工作人員的身體健康，都有著十分重要的意義。隨著國家對智能電網(wǎng)工作的大力推進，高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中必然會發(fā)揮越來越重要的作用。

　　參考文獻

　　[1]蔡行健,黃文鈺深入淺出西門子S7-200PLC(M].北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

　　[2]麥格思嵌入版用戶手冊[M]。北京通態(tài)自動化軟件科技有限公司。

　　[3]羅學(xué)琛SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)[M].中國電力出版社,2007.

　　[4]黎斌SF6高壓電器[M].機械工業(yè)出版社,2008.

　　[7]徐海寧,何方,陳曦.蔣伯華,李慧,周楓,胡竟,李法君,高躍,王方楠,呂成軍.淺析新型高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].

　　[8]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.