電站用智能環境調控系統的研制與應用

蔣其友 楊振宇

摘要：隨著國民經濟不斷發展，城市用電規模持續地擴大。隨之產生的是配電站電氣設備運行中的高溫、潮濕、塵污、噪音、通風不暢、有毒氣體積聚等環境問題，嚴重影響設備的安全運行及供電可靠性。為有效解決這一問題，本文研究開發智能環境調控系統，對配電站中的環境問題實施綜合

治理，并將其成功應用于典型室內站和地下配電站，取得了良好的預期效果。

關鍵詞：智能環境調控系統;室內站;地下站

中圖分類號：TM764? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2018）10-0000-00

隨著國民經濟不斷發展，城市用電規模持續地擴大。但受到土地和環境等因數的制約，變（配）電所的布點和建設愈來愈困難，社會矛盾也日益突出，在此背景下緊湊型甚至地下站所不斷涌現。這些站所內部環境往往是高濕高熱、通風不暢、灰塵積聚、有毒氣無法排出等;另外，配電站所數量龐大，分布面廣，日常定期維護幾乎無法實現。這些因素都給電力設備運行帶來了極大的安全隱患，也不利于給電網穩定運行[1][2]。

1 現狀分析

與傳統通風降溫措施的單一功能考慮不同，智能環境控制系統將變電站設備的運行環境作為一個整體加以考慮，把通風除塵、降溫除濕、防污減噪的環境控制需求通過控制系統統一進行整合和平衡，著力將電氣設備的運行環境調整到最佳狀態，實現設備故障、缺陷的主動防御，其綜合效能是傳統措施所無法比擬的[3]。目前，智能環境控制系統已發展至第三代：

（1）第一代，控制柜僅由離心風機、空氣過濾器等部件組成，通過引入外部空氣通過除塵后引入室內，若遇到室外空氣溫度很高或濕度很大時，無法有效解決溫度和濕度的問題。目前，變配站所現場應用的絕大多數均為第一代產品。

（2）第二代，控制柜增加了高效壓縮機及熱交換器等部件，在實現空氣除塵凈化功能的基礎上，可對應用環境的溫、濕度進行控制調節。目前，第二代產品僅有極少數專業廠家能夠生產，現場應用不多見[4]。

（3）第三代，控制柜作為環境控制的關鍵設備接入小區變綜合監控系統中，借助GPRS/光纖等通訊手段，組建服務器，通過后臺實現多站集中遠程監控功能[5][6]。目前，有常州科惠等少數公司能夠提供此類產品。

2 系統構成及工作原理

2.1 系統構成

變電站控制系統結構示意圖如圖1所示。

2.2功能特點

（1） 除塵凈化：減少空氣阻力，擴大有效通風面積，空氣進行凈化，防止粉塵、污垢和有害氣體等進入室內。

（2） 溫度調節：依據室內外溫度差的先決條件，炎熱季節，可采用高效空調制冷的方式，使室內溫度速度降低。具備加熱增溫功能，保證電力設備在各個季節穩定運行。

（3） 濕度控制：根據應用場合對空氣干燥度的要求，確保在環境溫度5～55℃的條件下，均能有效除濕。

（4） 模糊控制：根據內、外氣室溫濕度及氣壓等條件，通過模糊控制算法自動調節變頻輸出頻率，驅動離心風機的加速或減速，實現系統經濟運行，節能降耗。

（5） 內/外循環：系統采用獨特的可控風口，可根據變電站室內外溫濕度條件，采用內部循環通風模式或外部通風模式。

（6） 實時監測：系統具備對變（配）電站的溫度、濕度、SF6含量、氧氣及有毒氣體含量、煙霧、變壓器溫度等參數進行實時監測。

（7） 擴展功能：根據用戶要求，系統可方便擴展安全防盜、火災控制、門禁控制、水位和煙霧監測，以及電力遙信、遙測和遙控（電力“三遙”）等功能。

（8）多站集控：根據現場條件，系統可通過采用光纖、GPRS等通訊手段靈活組網，構建服務器主機，可實現對多個變（配）電站的集中監控和遠程操作。

2.3工作原理

本系統主要是通過在室內機內合理配置各種應用傳感器，通過計算機科學分析變（配）電站內的環境參數（如溫度，濕度等）控制各類設備的運停（如：風機，熱交換器、電加熱器等）。以此保持變（配）站內的環境條件始終處在一個利于電氣設備工作的狀態下。

可根據實際環境狀況進行內/外空氣循環的切換，合理的采取適當的環境調控策略，達到快速調節環境與節約能源。具體見下圖2、圖3。

外循環工作模式下，側面回風口關閉，背面進風口打開，將外部空氣經室內機除塵除濕，調節溫度后送入變（配）電站。一般情況下，室內機處于這種工作模式。

內循環工作模式下，背面進口風關閉，側面回風口打開，只有變（配）電站內部的氣體進行循環。這種模式適用于高溫高濕等外部環境條件惡劣時期（如：夏季高溫，大風雨雪天氣等等）。

另外，若變（配）電站處在冬季較為寒冷的地區，本系統亦可開啟電加熱器，加熱空氣，提升站內環境溫度。

3 結語

智能環境調控系統不僅可有效提高通風散熱效果，還可以實現配電站環境問題的綜合治理及遠程監控，節能效果顯著。從本文的分析可得出：

（1）可有效降低室內溫度，濕度。而且室內溫度、濕度的波動幅度平穩，為配電設備穩定運行創造了良好的條件。

（2）可有效改善室內空氣質量，節能效果顯著。由本文應用實例可知，安裝智能環境控制系統的地下站相比未安裝的地下站，空氣質量全面符合國家標準，為運行維護人員的身體健康創造了良好的條件。同時，與傳統通風降溫措施相比能耗降低可達 85% 以上。節能減排及經濟效益明顯。

（3）通過采用光纖、GPRS等通訊，遠程監控系統實現地下配電站環境數據的遠程監控和實時感知，從而最大程度地消除影響設備安全穩定運行的各種外部因素，實現對設備故障“防患于未然”的主動防御。

參考文獻

[1]高翔.智能變電站技術-現在電網應用技術[M].中國電力出版社，2012.

[2]許曉慧.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]陳維莉.智能變電站輔助控制系統研究[C].中國電工技術學會2010輸變電年會論文集，2010.

[4]許曉慧.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2009.

Development and Application of Environmental Intelligence Control System for Power Station

JIANG Qi-you1，YANG Zhen-yu2

（1.jingsu Technology Center of China Energy Equipment Company Limited，Jingsu Zhenjiang

210015;

2. Changzou Kenen Electrical Equipment Co.， Ltd.，Changzou Jiangsu 213149）

Abstract： Along with the continuous development of national economy， the city electricity and continuously expanded. The resulting flow of distribution substation electrical equipment is running in high temperature， humidity， dust pollution， noise， ventilation， toxic gas accumulation， such as environmental problems， seriously affect the safe operation of equipment and power supply reliability. In order to solve this problem effectively， in this paper， the research and development of intelligent environment control system， the sub-station environmental problems in the implementation of the comprehensive control， and its successful application in the typical indoor station and underground sub-station， achieved good anticipated effect.

Key words： Intelligent environment control system;indoor station;underground station