摘要:針對目前高壓(ya)開(kai)關配(pei)電(dian)室環境監測系(xi)統(tong)在(zai)可靠(kao)性、擴展性、靈活性、方(fang)(fang)使性等方(fang)(fang)面(mian)存在(zai)的問題，提(ti)出一種(zhong)新型(xing)環境監測系(xi)統(tong)的設(she)計方(fang)(fang)案。系(xi)統(tong)由(you)SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳(chuan)感器等組成，實時(shi)監測高壓(ya)開(kai)關配(pei)電(dian)寶環境中SF6氣(qi)(qi)體(ti)濃度(du)、氧(yang)氣(qi)(qi)含(han)量、環境溫濕度(du)等參(can)數。本系(xi)統(tong)具有可靠(kao)性高、擴充方(fang)(fang)便、性能穩(wen)定、維護方(fang)(fang)便、抗干撫(fu)能力(li)強等特點，可有效(xiao)地(di)保障進入高壓(ya)開(kai)關配(pei)電(dian)室現場的工作人(ren)員的人(ren)身安全。

關鍵詞:高壓開關配電室:SF6:環境監測系統

0.引言

高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)是(shi)智(zhi)能電(dian)網(wang)重(zhong)(zhong)要組成(cheng)部分，高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)安全(quan)可靠運行(xing)，是(shi)整個電(dian)網(wang)安全(quan)運行(xing)的(de)(de)重(zhong)(zhong)要保(bao)證。目(mu)前，高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)均(jun)采(cai)用SF6氣(qi)體(ti)(ti)(ti)作(zuo)為(wei)絕緣保(bao)護(hu)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)，在(zai)常(chang)溫下SF6是(shi)一(yi)種無(wu)色無(wu)味的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)，純凈的(de)(de)SF6體(ti)(ti)(ti)本身無(wu)毒，但經過高(gao)壓(ya)(ya)(ya)、電(dian)弧作(zuo)用后的(de)(de)分解產物(wu)中(zhong)包含多種有(you)毒的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)，一(yi)旦(dan)有(you)毒的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)泄漏到(dao)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)室環境中(zhong)，將會給高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)室內工作(zuo)人員的(de)(de)健康(kang)帶(dai)來嚴重(zhong)(zhong)危害，因此(ci)，對(dui)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)室環境中(zhong)是(shi)否(fou)有(you)SF6氣(qi)體(ti)(ti)(ti)泄漏進(jin)行(xing)實時(shi)監測(ce)。同時(shi)，我國(guo)電(dian)業(ye)安全(quan)操作(zuo)規(gui)程中(zhong)也明確提出，在(zai)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)開(kai)關(guan)配電(dian)室應安裝環境監測(ce)系統，并要求系統具有(you)SF6氣(qi)體(ti)(ti)(ti)濃度超標(biao)自動啟動排(pai)風扇(shan)進(jin)行(xing)排(pai)風的(de)(de)功能。

1.環境(jing)監測系統存在的問題

1.1SF6氣體濃度傳(chuan)感器的選用(yong)

SF6氣體濃度(du)傳感器(qi)是整個環境監測系統的重要組成部分，該傳感器(qi)質量的好壞，工作是否可靠直接決定環境中SF6氣體濃度(du)檢測的準(zhun)確(que)(que)性，進而決定系統對現場排風扇(shan)控制的準(zhun)確(que)(que)性。

目前，市場上SF6氣(qi)體濃(nong)度(du)傳感器(qi)主要采用以(yi)下幾種(zhong)原理(li)(li)(li):半導體原理(li)(li)(li)、激(ji)光原理(li)(li)(li)、電化(hua)學原理(li)(li)(li)、紅外吸收原理(li)(li)(li)。半導體原理(li)(li)(li)的(de)(de)SF6氣(qi)體濃(nong)度(du)傳感器(qi)不能(neng)定量(liang)測(ce)(ce)量(liang)，只能(neng)定性檢測(ce)(ce)，會經常出(chu)現漏(lou)報警(jing)和(he)誤報警(jing)的(de)(de)現象:激(ji)光原理(li)(li)(li)的(de)(de)SF6濃(nong)度(du)傳感器(qi)定量(liang)檢測(ce)(ce)精度(du)不高(gao)、結構(gou)復雜、激(ji)光管(guan)易碎、維(wei)護困(kun)難:電化(hua)學原理(li)(li)(li)的(de)(de)SF6濃(nong)度(du)傳感器(qi)，定量(liang)檢測(ce)(ce)精度(du)較高(gao)，但(dan)需要經常更換傳感器(qi)的(de)(de)膜片和(he)電解液，不易維(wei)護。

1.2檢測信號的輸出形式

在(zai)傳感器信號的輸出形(xing)(xing)式上，主(zhu)要(yao)有4~20mA模擬量輸出形(xing)(xing)式和RS485總線輸出兩種輸出形(xing)(xing)式。

4~20mA模擬量(liang)的輸出形式(shi)，需(xu)要將每一個檢測通道的信號線都(dou)連(lian)接到監控主機，布線繁瑣，擴展困難(nan)。

有些生(sheng)產廠家采用了RS485總(zong)線通訊方式組成環境監測系統但由于(yu)(yu)通訊協(xie)議過(guo)于(yu)(yu)簡單(dan)，抗干擾(rao)(rao)能力(li)不強(qiang)，系統經(jing)常受(shou)強(qiang)磁(ci)場(chang)、強(qiang)電場(chang)的(de)干擾(rao)(rao)，而通訊不暢，無法傳輸檢測數據。

1.3通道(dao)切換方式的選用

有些(xie)生(sheng)產(chan)廠家采用通(tong)道(dao)分時(shi)切(qie)換(huan)的(de)(de)方式，實(shi)現對多個監測(ce)點的(de)(de)信號檢測(ce)，這種(zhong)檢測(ce)不(bu)是實(shi)時(shi)的(de)(de)，而且檢測(ce)的(de)(de)精度(du)低。

2.系統組成

本系(xi)(xi)統(tong)(tong)由SF6濃(nong)度/氧(yang)氣含量復(fu)合(he)傳感(gan)器(qi)、SIEMENS可編程控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(PLC)、昆侖(lun)(lun)通態觸摸屏、溫濕度傳感(gan)器(qi)、紅外(wai)(wai)傳感(gan)器(qi)、聲(sheng)光(guang)報警器(qi)、控(kong)制(zhi)(zhi)繼電(dian)(dian)器(qi)等組成。其(qi)組成如圖1所(suo)示(shi)。系(xi)(xi)統(tong)(tong)采(cai)用西(xi)門子SIMATICS7-200系(xi)(xi)列可編程控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(PLC)作(zuo)為數據采(cai)集與控(kong)制(zhi)(zhi)的核(he)心部(bu)件，昆侖(lun)(lun)通態觸摸屏作(zuo)為數據顯示(shi)、存儲部(bu)件，采(cai)用德國進口的紅外(wai)(wai)吸收(shou)原(yuan)理的SF6氣體(ti)濃(nong)度傳感(gan)器(qi)和(he)日本進口的氧(yang)氣含量傳感(gan)器(qi)為主要部(bu)件，配上(shang)通訊、電(dian)(dian)源隔(ge)離、信號隔(ge)離、抗電(dian)(dian)磁干擾等電(dian)(dian)路，組成SF6濃(nong)度/氧(yang)氣含量復(fu)合(he)傳感(gan)器(qi)，使傳感(gan)器(qi)具有檢測精度高(gao)、穩定性好、抗于擾能(neng)力強(qiang)、維(wei)護方便(bian)等優點，采(cai)用RS485總線輸出(chu)，使系(xi)(xi)統(tong)(tong)擴充更為容(rong)易滿(man)足現場各(ge)項要求。

3.系統功能

3.1數據檢測(ce)與控制

當(dang)配(pei)電(dian)(dian)室環境中(zhong)某(mou)一監測點SF6氣體的(de)濃度(du)高于設(she)定(ding)的(de)報(bao)警(jing)(jing)(jing)值(zhi)時(shi)，或(huo)者(zhe)氧氣的(de)含量(liang)低于設(she)定(ding)值(zhi)時(shi)，可(ke)編程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)通過控(kong)(kong)制(zhi)繼電(dian)(dian)器(qi)(qi)啟動(dong)(dong)現(xian)場(chang)(chang)排(pai)風扇(shan)進(jin)行排(pai)風換氣，同時(shi)啟動(dong)(dong)聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)(jing)(jing)器(qi)(qi)，輸出(chu)聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)(jing)(jing);當(dang)環境中(zhong)SF6氣體的(de)濃度(du)或(huo)氧氣含量(liang)達到標準(zhun)時(shi)，關閉現(xian)場(chang)(chang)排(pai)風扇(shan)，停(ting)止聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)(jing)(jing);當(dang)有人員進(jin)入(ru)配(pei)電(dian)(dian)室現(xian)場(chang)(chang)時(shi)，系(xi)統自動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)現(xian)場(chang)(chang)排(pai)風扇(shan)進(jin)行排(pai)風，另外(wai)，可(ke)編程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(qi)還可(ke)以根據(ju)設(she)定(ding)，定(ding)時(shi)啟動(dong)(dong)現(xian)場(chang)(chang)排(pai)風扇(shan)或(huo)手動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)現(xian)場(chang)(chang)排(pai)風扇(shan)。

3.2監測點動態參(can)數配胃表

由于不(bu)同的(de)高(gao)壓開關配電室(shi)環境監測點數不(bu)同、傳感(gan)器地址不(bu)同、配置方式與(yu)排風(feng)扇的(de)控(kong)制(zhi)方式也不(bu)相同，本(ben)系(xi)(xi)統特別設置了動態(tai)參(can)數配置表，從而實現系(xi)(xi)統的(de)高(gao)度靈活性(xing)和擴展性(xing)。具體(ti)功(gong)能說明如下:

(1)監(jian)測點安裝情(qing)況靈活配置

如圖2所(suo)示(shi)(shi)，動態參數配置(zhi)(zhi)表(biao)(biao)的(de)(de)第1列為(wei)監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)編號，圖中(zhong)只顯(xian)示(shi)(shi)8個(ge)監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)，實際(ji)應(ying)用中(zhong)可(ke)(ke)為(wei)16路、32路、64路等。當(dang)某(mou)一監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)安裝(zhuang)(zhuang)有SF6濃(nong)(nong)度/氧氣(qi)含(han)(han)量(liang)復(fu)合傳感器(qi)(qi)，就按(an)(an)下相應(ying)監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)后面(mian)的(de)(de)按(an)(an)鈕，按(an)(an)鈕上的(de)(de)符號由“X"變(bian)(bian)為(wei)“√"，表(biao)(biao)示(shi)(shi)此監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)安裝(zhuang)(zhuang)了SF6濃(nong)(nong)度/氧氣(qi)含(han)(han)量(liang)復(fu)合傳感器(qi)(qi)，反之，當(dang)監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)后面(mian)按(an)(an)鈕上的(de)(de)符號“X"時，表(biao)(biao)明此監(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)點(dian)(dian)沒有安裝(zhuang)(zhuang)傳感器(qi)(qi)，通過操作按(an)(an)鈕，可(ke)(ke)在“X"和(he)“√"之間切換。SF6濃(nong)(nong)度變(bian)(bian)送(song)器(qi)(qi)和(he)氧氣(qi)含(han)(han)量(liang)變(bian)(bian)送(song)器(qi)(qi)的(de)(de)安裝(zhuang)(zhuang)情況(kuang)可(ke)(ke)分(fen)別設(she)(she)定(ding)，而安裝(zhuang)(zhuang)SF6濃(nong)(nong)度/氧氣(qi)含(han)(han)量(liang)復(fu)合傳感器(qi)(qi)需要將SF6和(he)02均設(she)(she)置(zhi)(zhi)為(wei)“√";溫(wen)濕(shi)度變(bian)(bian)送(song)器(qi)(qi)設(she)(she)置(zhi)(zhi)方法與SF6/02變(bian)(bian)送(song)器(qi)(qi)的(de)(de)設(she)(she)置(zhi)(zhi)方法相同。

(2)變送器地(di)址靈活配置

變送器(qi)采用RS485總線(xian)數字量輸出(chu)的方式，每一臺(tai)變送器(qi)在出(chu)廠前均設置有固定(ding)的地(di)址(zhi)(zhi)標(biao)識。本系(xi)統中(zhong)，通(tong)過在相應監測點相應變送器(qi)地(di)址(zhi)(zhi)設定(ding)框內(nei)輸入地(di)址(zhi)(zhi)，可(ke)以方便地(di)設置安(an)裝(zhuang)在系(xi)統中(zhong)的任意(yi)一臺(tai)變送器(qi)的通(tong)訊地(di)址(zhi)(zhi)，使得(de)在系(xi)統中(zhong)更換、增加(jia)變送器(qi)后，不需(xu)要修改系(xi)統程序，大(da)大(da)地(di)增強了系(xi)統的靈(ling)活(huo)性與實用性。

(3)排風扇組控制靈(ling)活(huo)配置

當配(pei)電室環境中SF6氣(qi)體濃度超標或(huo)氧氣(qi)含量過低(di)時，本系(xi)統具有自動啟動現(xian)場(chang)排(pai)風扇進行(xing)排(pai)風的(de)(de)功(gong)能。本系(xi)統將現(xian)場(chang)排(pai)風扇分為4組(zu)分別控(kong)制(zhi)，通過對(dui)每一個監(jian)測點參數超標后(hou)，對(dui)4組(zu)排(pai)風扇啟動的(de)(de)設置，可以靈活(huo)地設置排(pai)風扇的(de)(de)啟動方案，當環境中有多個監(jian)測點超標的(de)(de)情況，將合并執行(xing)排(pai)風扇的(de)(de)啟動方案。

(4)系統參數配置表

為了(le)增強系(xi)(xi)統的靈活性，適應不(bu)同現場的要求，本系(xi)(xi)統設置了(le)系(xi)(xi)統參數配置表。

4.安科瑞配電室(shi)環境(jing)監控系統

4.1概述

配(pei)電(dian)室綜合(he)監(jian)(jian)控系(xi)統(tong)包括智能監(jian)(jian)控系(xi)統(tong)屏、通(tong)訊管理機(ji)、UPS電(dian)源、視頻監(jian)(jian)控子(zi)系(xi)統(tong)（云臺(tai)球機(ji)、槍機(ji)）、環境監(jian)(jian)測子(zi)系(xi)統(tong)（溫度(du)(du)、濕(shi)度(du)(du)、水浸、煙感）、控制子(zi)系(xi)統(tong)（燈光、空(kong)調、除濕(shi)機(ji)、風機(ji)、水泵）、門禁監(jian)(jian)控子(zi)系(xi)統(tong)（讀卡器、開門按鈕、磁(ci)力鎖）、安防監(jian)(jian)控子(zi)系(xi)統(tong)（雙鑒檢測器）。

4.2應用場所

適用于(yu)軌(gui)道交(jiao)通(tong)，工(gong)業，建(jian)筑(zhu)，學校，商業綜合體等35kV及以(yi)下(xia)用戶端(duan)供配電自動化(hua)系統工(gong)程(cheng)設計、施工(gong)和運(yun)行維護。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

能夠顯(xian)示配電室設備的運行狀態，實(shi)時監測配電室環(huan)境(jing)參數信息(xi)，實(shi)時顯(xian)示有關故障、告警等信息(xi)。

4.4.2數據查詢

在(zai)人機界面中，可以直接查看(kan)配電室中各個設(she)備(bei)的運(yun)行數(shu)據。

4.4.3曲線查詢

可以(yi)直接查(cha)看(kan)各電參量曲線。

4.4.4運行報表

查詢配電室(shi)內設備的運行數(shu)據報(bao)表(biao)。

4.4.5實時告警

具有實(shi)時告警(jing)功能，系統能夠(gou)對配電室溫度(du)、濕(shi)度(du)、有害氣體、設備故障(zhang)或通信故障(zhang)等(deng)事(shi)件(jian)發出告警(jing)。

4.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事(shi)件記(ji)錄(lu)進(jin)行存(cun)儲和管理(li)，方便用戶對系統事(shi)件和進(jin)行歷史追(zhui)溯(su)、查詢統計、事(shi)故分析(xi)。 

4.4.7用戶(hu)權限管理

設置(zhi)了用戶(hu)權限管理功能，可以定義不(bu)同級別用戶(hu)的登錄名、密碼(ma)及操作權限。

4.4.8網絡(luo)拓撲圖(tu)

支(zhi)持實時監視并診斷各設備的通訊(xun)狀態，能夠完整(zheng)的顯(xian)示整(zheng)個系統網絡結(jie)構。

4.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍(wei)內的設(she)備進行遠程遙控操(cao)作。

4.5系統硬件配置

5.結束語

本文(wen)設計的(de)監測系(xi)統(tong)對電廠(chang)、變電站等電力(li)系(xi)統(tong)的(de)安全(quan)生產，保障(zhang)工作人員的(de)身體健(jian)康(kang)，都有著十分重要的(de)意義。隨著國家(jia)對智能電網工作的(de)大力(li)推進，高壓(ya)開(kai)關配電室SF6環境監測系(xi)統(tong)在實際應用(yong)中必然會發(fa)揮越(yue)來越(yue)重要的(de)作用(yong)。

安科瑞侯文莉