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摘要：變電站內的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設備，這些設備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設備正常運行需要的環(huán)境參數(shù)，變電站內安裝了空調、采暖等環(huán)境調節(jié)設備。一方面是變壓器等散熱大戶運行中產(chǎn)生的熱量被白白散棄到大氣中，另一方面是需要大量調溫設備耗費能源保持設備室溫度。如何利用變電站自身的環(huán)境因素提高建筑物內溫度自維能力進而達到節(jié)約能源的目的是值得探討的。
1研究背景
變電站是電力系統(tǒng)電能發(fā)、變、輸、配四大*環(huán)節(jié)中的zui重要的環(huán)節(jié)，是支撐電能輸送網(wǎng)絡的中心節(jié)點。變電站的運轉是否正常直接關系到區(qū)域供電質量的好壞。
變電站內的保護室、高壓室等重要部分中安裝有眾多變電運行設備，這些設備的正常運行對變電站的環(huán)境要求比較高。為了達到設備正常運行需要的環(huán)境參數(shù)，變電站內安裝了空調、采暖等環(huán)境調節(jié)設備。首先由于變電站管理方式都為無人值守方式，因此環(huán)境調節(jié)設備運行方式為24小時不間斷運行，容易發(fā)生設備損壞。環(huán)境調節(jié)設備運行異常會引起變電站環(huán)境參數(shù)改變，如果不能及時發(fā)現(xiàn)就會導致變電設備發(fā)生故障，直接影響到電力生產(chǎn)安全。其次大功率的環(huán)境調節(jié)設備如空調、電暖器等設備都有冗余備份，如果全部長時間啟動，除了會縮短設備壽命，也會造成電力資源的浪費。因此如何利用變電站自身的環(huán)境因素提高建筑物內溫度自維能力是值得探討的。
2 目的和意義
本項目擬結合變電站自身環(huán)境溫度建立一套變電站環(huán)境控制輔助系統(tǒng)，實現(xiàn)對變電站環(huán)境參數(shù)、調節(jié)設備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控和自動管理。變電站環(huán)境輔助控制系統(tǒng)可實現(xiàn)變電站環(huán)境調節(jié)設備運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，通過內部通訊網(wǎng)絡對環(huán)境調節(jié)設備實施遠程手動起停控制或根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和設定參數(shù)自動控制環(huán)境調節(jié)設備的運行。通過本項目的實施可以做到對變電站環(huán)境實時監(jiān)控，對變電站環(huán)境調節(jié)設備的集中控制，zui大限度的為變電站變電設備正常運行提供一個良好的環(huán)境。同時也延長了環(huán)境調節(jié)設備的使用壽命，減少電能浪費。
3核心技術原理
變電站智能環(huán)境風機控制技術是基于將機械送風、自然排風通風系統(tǒng)，與物聯(lián)網(wǎng)控制技術相結合，形成風機可控氣流通風技術，應用于電氣設備室內環(huán)境控制系統(tǒng)。降低溫控系統(tǒng)的運行能耗，對系統(tǒng)的運行工況參數(shù)實現(xiàn)遠傳，并對系統(tǒng)運行故障實行預判并遠程報警。
智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在正常工作中，當檢測外部環(huán)境溫度低于閾值時要關閉對外排風風機，轉為開啟對內排風風機以調節(jié)高壓室、保護室的溫度。本技術的核心成果是變電站智能環(huán)境風機控制系統(tǒng)。安裝在變電站內電氣設備對運行環(huán)境溫濕度有明確要求的房間：高壓室、保護室等常規(guī)系統(tǒng)需要設置空調、采暖設備的房間，有效控制室內電氣設備運行所需的環(huán)境溫度、濕度，結合物聯(lián)網(wǎng)控制技術，實現(xiàn)室內環(huán)境智能控制的同時，通過遠程服務站可以對所有安裝智能環(huán)境控制系統(tǒng)的變電站實現(xiàn)與無人值守變電站相似的功能。
4系統(tǒng)配置
系統(tǒng)區(qū)域控制器通過總線與被控設備及環(huán)境參數(shù)采集器相連接。軸流風機在外邊供電電路上加裝遠程控制器。環(huán)境參數(shù)采集器將現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)如溫度參數(shù)傳輸?shù)絽^(qū)域控制器，區(qū)域控制器將采集到的環(huán)境參數(shù)及風機的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過電力通信網(wǎng)絡傳輸?shù)秸{度中心的中心服務器進行存儲和處理。操作隊工作人員可以通過安裝在計算機上的客戶端軟件通過內部局域網(wǎng)連接到中心服務器對各個變電站的環(huán)境調節(jié)設備的運行情況及環(huán)境參數(shù)進行查看，并可以通過中心服務器對變電站的設備進行遠程控制。
4.1 監(jiān)測單元
在變壓器室及主控樓外部按照分區(qū)對稱設置四組高精度數(shù)字測溫模塊，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、低延滯性、強抗化學污染能力和優(yōu)良的可重復性。溫度測量范圍寬、精度高。
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帶有通訊接口，便于數(shù)據(jù)傳輸。各分區(qū)測量數(shù)據(jù)傳回智能輔助系統(tǒng)后取均值作為條件判斷參數(shù)。
4.2區(qū)域控制器
區(qū)域控制器采用高速ARM嵌入式平臺，具有數(shù)據(jù)傳送接口，用于連接變電站內風機遠程控制器、環(huán)境參數(shù)采集器等設備。具有以太網(wǎng)、光纖接口，可以方便的接入電力數(shù)據(jù)網(wǎng)。區(qū)域控制器內置自動控制、手動控制、計劃執(zhí)行等多種操作模式，支持遠程設置。
4.3 邊界條件
在對變電站所處環(huán)境溫度進行多點監(jiān)測后，將數(shù)據(jù)傳送至智能輔助系統(tǒng)的后臺進行比較判斷。在變壓器室溫度低于20℃時，內外風機均處于關閉狀態(tài)。在變壓器室溫度高于20℃時但室外溫度低于15℃閾值時，將指令關閉外風機及其百葉，封閉對外散熱通道，同時啟動內風機及其百葉，向設備室其輸送變壓器室內熱源散熱量；在變壓器室溫度高于20℃時且室外溫度高于15℃閾值時，將指令啟動外風機及其百葉，同時關閉內風機及其百葉，封閉對內散熱通道，將變壓器的熱空氣輸送到主控樓外部環(huán)境中。
4.4 風機遠程控制器
風機遠程控制器采用旁路接入方式，為用戶提供一個監(jiān)控通訊接口。通過該接口可獲取現(xiàn)場每臺風機的運行狀態(tài)和控制每臺風機的啟停。從而實現(xiàn)對風機的遙測、遙控，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與遠程維護。加裝該控制板后不會影響風機本身控制電路的操作，用戶既可以通過原來的控制電路操作風機啟停，又可以通過向風機遠程控制器下達命令來控制。
4.5其它配置
在調度中心設置一組服務器用于存儲區(qū)域站數(shù)據(jù)和統(tǒng)一處理操作指令。
在集控站設置一臺工作站接受報警信號及發(fā)布操作指令。
為達到轉換風道功能，除原有每個變壓器室的四臺風機（簡稱外風機）外，還需要在每個變壓器室相鄰高壓室及保護室側增加安裝兩臺風機（簡稱內風機）。通過內外風機進行電氣閉鎖聯(lián)動配合，以達到對工作區(qū)的室內外環(huán)境參數(shù)的有效響應。在高壓室及保護室內加裝通風管道，以便約束熱空氣在室內的流向分布，更加合理的利用散熱來提升室內溫度。
5技術優(yōu)勢
5.1 實現(xiàn)室內環(huán)境的自動控制
智能環(huán)境風機控制設備采用物聯(lián)網(wǎng)智能控制技術，可以方便地將設備控制區(qū)域的溫度、設備運行狀況等重要參數(shù)和狀態(tài)通過無線或有線傳輸?shù)奖O(jiān)視地點。通過監(jiān)測室內溫度變化和室外氣象條件變化，以閾值控制方式，智能調整通風系統(tǒng)的出力及方向，從而在保證變壓器室散熱能力的情況下，充分利用排出熱空氣的包含的能量，作為高壓室及保護室的溫度補償。
5.2有效調節(jié)各設備室內的溫度平衡
通過對全站環(huán)境熱量的再分配，有效的維持變壓器室、高壓室及保護室等設備室內穩(wěn)定的溫度梯度，保持了室內各處溫度的平衡性，達到了冬暖夏涼的目的。
5.3降低運行維護費用
通過環(huán)境熱量的在平衡，既充分利用了全站的環(huán)境溫度自調節(jié)潛力，又降低了溫度調節(jié)系統(tǒng)的運行小時數(shù)。進而達到了能耗的下降。除此之外，智能環(huán)境控制系統(tǒng)由于有效控制室內的氣壓梯度，通過進風有效過濾、維持室內微正壓，可有效維持室內的清潔，減少檢修維護工作量。
6 結論
智能環(huán)境風機控制技術有效解決變電站電氣設備運行的室內環(huán)境溫度調節(jié)問題，提高變電站運行的安全穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更好地服務社會。該項技術的使用，有效地解決電氣設備室內運行環(huán)境問題的同時，此技術可廣泛應用于各電壓等級變電站的電氣設備室、二次設備間、開關柜室、等常規(guī)通風系統(tǒng)需設置空調設備的房間，包含新建、改建、擴建工程。
