變電站動態(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 257000

1 研究背景

勝利油田大部分變電站完成自動化改造后，實現(xiàn)了集控站控制,逐步變?yōu)闊o人值守。變電站環(huán)境在線監(jiān)控是無人值守變電站安全運行的基礎(chǔ)保障，雖然變電站自動化改造完成,但是變電站的在線監(jiān)控設(shè)備仍以主設(shè)備為主，缺少對變電站環(huán)境的在線監(jiān)控。部分變電站具有對環(huán)境進行監(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)過多且龐大，并且對變電站內(nèi)輔助運行的電源、排水、主設(shè)備降溫通風(fēng)等設(shè)備均不進行連鎖監(jiān)控。

在對眾多文獻[1-12]進行參考的基礎(chǔ)上，研發(fā)了變電站動態(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)備實現(xiàn)連鎖，實現(xiàn)對變電站運行環(huán)境和輔助設(shè)備的集中監(jiān)控，消除了眾多系統(tǒng)同時并存的問題，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

變電站動態(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)，通過模擬量、遙信量數(shù)據(jù)與開出量模塊實現(xiàn)聯(lián)動控制，各種不同的環(huán)境采集設(shè)備可以接入監(jiān)控裝置，針對不同的變電站可以靈活選擇不同的插件。

變電站動態(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際情況與現(xiàn)場無人值守變電站需要實現(xiàn)的主要功能進行環(huán)境監(jiān)控功能設(shè)計，重點對高壓室溫度和濕度、電纜溝水位、六氟化硫氣體濃度、主變溫度等進行監(jiān)控，同時對門禁等實現(xiàn)報警接入。

3.1 電纜溝水位監(jiān)測

電纜溝水位監(jiān)測通過高水位報警開關(guān)量進行采集，啟動排水泵。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)，在電纜溝水位達到相應(yīng)高度時實現(xiàn)排水泵自動啟動。為防止排水泵頻繁啟動，將排水泵運行的最低水位設(shè)置為工作停止點，將水位傳感器的接點接入監(jiān)控裝置。

3.2 高壓室溫度監(jiān)測

高壓室溫度監(jiān)測通過模擬量進行采集，啟動排風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)。人工設(shè)置溫度控制定值，實現(xiàn)空調(diào)的自動啟停。根據(jù)高壓室內(nèi)運行設(shè)備的實際情況，將變電站分為不同區(qū)域進行有針對的控制。將高壓室溫度計所采集的模擬量接入監(jiān)控裝置，通過監(jiān)控裝置的邏輯控制實現(xiàn)對排風(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

高壓室濕度監(jiān)測通過模擬量進行采集，啟動排風(fēng)系統(tǒng)。人工設(shè)置濕度控制定值，實現(xiàn)除濕系統(tǒng)的自動啟停。將高壓室濕度計所采集的模擬量接入監(jiān)控裝置，通過監(jiān)控裝置的邏輯控制實現(xiàn)對除濕系統(tǒng)的邏輯控制。這一監(jiān)測功能主要用于防止高壓室濕度過高，進而造成一次設(shè)備的整體擊穿。

3.4 六氟化硫氣體濃度監(jiān)測

設(shè)置六氟化硫氣體濃度值，通過對六氟化硫氣體探頭的模擬量進行采集，進而通過監(jiān)控裝置中的開出量實現(xiàn)對排風(fēng)系統(tǒng)的控制。對于已存在六氟化硫氣體采集系統(tǒng)的變電站，也可以通過開入量的采集實現(xiàn)狀態(tài)報警，并通過六氟化硫氣體監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對排風(fēng)系統(tǒng)的控制。

3.5 主變溫度監(jiān)測

主變溫度監(jiān)測通過模擬量進行采集，啟動主變風(fēng)機。監(jiān)控裝置通過對主變溫度模擬量進行采集，來驅(qū)動主變風(fēng)機系統(tǒng)的自動啟停模塊，同時通過對主變風(fēng)機電流的采集，實現(xiàn)對主變風(fēng)機的保護。

4 設(shè)備監(jiān)控

設(shè)備監(jiān)控主要是將前期綜合自動化改造過程中部分沒有接入自動化改造的設(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化后臺系統(tǒng)條件而沒有實現(xiàn)智能監(jiān)控的設(shè)備，如還沒有進行更新的直流屏、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、交流失電等問題。通過模擬量數(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題。

4.2 交流系統(tǒng)監(jiān)控

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

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)目進行接地線路報警設(shè)置，結(jié)合小電流接地選線裝置的實際特點進行接入設(shè)置，接入開入量數(shù)據(jù)。對監(jiān)控裝置的開入量數(shù)據(jù)采集點以線路名稱進行命名，實現(xiàn)監(jiān)控裝置對原有的小電流接地選線裝置進行采集。

4.4 消防系統(tǒng)

監(jiān)控裝置實現(xiàn)消防系統(tǒng)報警信號的采集，自動撥打火警電話，同時通知相關(guān)負責(zé)人。

5 邏輯控制

5.1 主變風(fēng)機

目前勝利油田所轄變電站多為兩臺主變配置，根據(jù)主變數(shù)量確定相關(guān)模塊插件的數(shù)量。監(jiān)控裝置可以實現(xiàn)主變溫度報警后啟動風(fēng)機，對風(fēng)機啟動運行時間進行設(shè)置后，能夠滿足自動啟動要求，同時確保在臨界溫度定值的情況下風(fēng)機不會頻繁啟動，防止主變風(fēng)機損壞。通過采集風(fēng)機的電流和電源電壓，實現(xiàn)對主變風(fēng)機進行保護，且代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站使用熱敏電阻或熔斷器進行保護。主變風(fēng)機運行控制邏輯如圖2所示。

圖2 主變風(fēng)機運行控制邏輯

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)的啟動與室內(nèi)溫度、濕度、六氟化硫氣體濃度進行聯(lián)動控制，同時以消防系統(tǒng)報警信號閉鎖排風(fēng)系統(tǒng)，即以消防報警系統(tǒng)接點閉鎖排風(fēng)系統(tǒng)。當然，也可以通過監(jiān)控裝置運行控制邏輯對排風(fēng)系統(tǒng)進行控制。高壓室排風(fēng)系統(tǒng)運行控制邏輯如圖3所示。

圖3 高壓室排風(fēng)系統(tǒng)運行控制邏輯

5.3 通信接口

以通信接口的多樣性設(shè)計和配套通信規(guī)約滿足不同設(shè)備接入的需求，并根據(jù)現(xiàn)場各類采集設(shè)備的情況擴展了以太網(wǎng)接口、現(xiàn)場總線接口、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

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

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