變電站動態環境監控裝置的研發

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，實現了集控站控制,逐步變為無人值守。變電站環境在線監控是無人值守變電站安全運行的基礎保障，雖然變電站自動化改造完成,但是變電站的在線監控設備仍以主設備為主，缺少對變電站環境的在線監控。部分變電站具有對環境進行監控的輔助設備，但是多數功能單一，造成站內系統過多且龐大，并且對變電站內輔助運行的電源、排水、主設備降溫通風等設備均不進行連鎖監控。

在對眾多文獻[1-12]進行參考的基礎上，研發了變電站動態環境監控裝置。這一監控裝置將變電站內需要監控的環境參數與相關設備實現連鎖，實現對變電站運行環境和輔助設備的集中監控，消除了眾多系統同時并存的問題，并且提高了系統的集成化程度。

2 監控裝置總體設計

變電站動態環境監控裝置以模擬量采集、開入量采集、開出量控制為基礎，通過模擬量、遙信量數據與開出量模塊實現聯動控制，各種不同的環境采集設備可以接入監控裝置，針對不同的變電站可以靈活選擇不同的插件。

變電站動態環境監控裝置系統框圖如圖1所示。

圖1 變電站動態環境監控裝置系統框圖

3 環境監控

基于勝利油田變電站的實際情況與現場無人值守變電站需要實現的主要功能進行環境監控功能設計，重點對高壓室溫度和濕度、電纜溝水位、六氟化硫氣體濃度、主變溫度等進行監控，同時對門禁等實現報警接入。

3.1 電纜溝水位監測

電纜溝水位監測通過高水位報警開關量進行采集，啟動排水泵。在電纜溝設置一定數量的水位感應裝置，可人工調節，在電纜溝水位達到相應高度時實現排水泵自動啟動。為防止排水泵頻繁啟動，將排水泵運行的最低水位設置為工作停止點，將水位傳感器的接點接入監控裝置。

3.2 高壓室溫度監測

高壓室溫度監測通過模擬量進行采集，啟動排風系統與空調系統。人工設置溫度控制定值，實現空調的自動啟停。根據高壓室內運行設備的實際情況，將變電站分為不同區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控裝置，通過監控裝置的邏輯控制實現對排風系統、空調系統的邏輯控制。

3.3 高壓室濕度監測

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

3.4 六氟化硫氣體濃度監測

設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，進而通過監控裝置中的開出量實現對排風系統的控制。對于已存在六氟化硫氣體采集系統的變電站，也可以通過開入量的采集實現狀態報警，并通過六氟化硫氣體監控系統實現對排風系統的控制。

3.5 主變溫度監測

主變溫度監測通過模擬量進行采集，啟動主變風機。監控裝置通過對主變溫度模擬量進行采集，來驅動主變風機系統的自動啟停模塊，同時通過對主變風機電流的采集，實現對主變風機的保護。

4 設備監控

設備監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備接入監控裝置，這些設備主要是一部分因設備本身不具備智能接入綜合自動化后臺系統條件而沒有實現智能監控的設備，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 直流系統監控

通過開入量數據采集監控直流充電設備故障、直流系統接地、交流失電等問題。通過模擬量數據采集監控直流設備交流電源故障、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 交流系統監控

根據變電站站用變的標配情況進行站用變低壓側交流屏電源模擬量數據的采集，進而監控直流充電電源、主變風機電源等。

4.3 小電流接地選線裝置

根據站內系統6kV、10kV 線路數目進行接地線路報警設置，結合小電流接地選線裝置的實際特點進行接入設置，接入開入量數據。對監控裝置的開入量數據采集點以線路名稱進行命名，實現監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

監控裝置實現消防系統報警信號的采集，自動撥打火警電話，同時通知相關負責人。

5 邏輯控制

5.1 主變風機

目前勝利油田所轄變電站多為兩臺主變配置，根據主變數量確定相關模塊插件的數量。監控裝置可以實現主變溫度報警后啟動風機，對風機啟動運行時間進行設置后，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機不會頻繁啟動，防止主變風機損壞。通過采集風機的電流和電源電壓，實現對主變風機進行保護，且代替傳統變電站使用熱敏電阻或熔斷器進行保護。主變風機運行控制邏輯如圖2所示。

圖2 主變風機運行控制邏輯

5.2 高壓室排風系統

在高壓室中設置排風系統，排風系統的啟動與室內溫度、濕度、六氟化硫氣體濃度進行聯動控制，同時以消防系統報警信號閉鎖排風系統，即以消防報警系統接點閉鎖排風系統。當然，也可以通過監控裝置運行控制邏輯對排風系統進行控制。高壓室排風系統運行控制邏輯如圖3所示。

圖3 高壓室排風系統運行控制邏輯

5.3 通信接口

以通信接口的多樣性設計和配套通信規約滿足不同設備接入的需求，并根據現場各類采集設備的情況擴展了以太網接口、現場總線接口、串行接口，可基于插件的形式使監控裝置適應不同設備硬件的接入。

6 結束語

基于勝利油田無人值守變電站的實際需求，研發了變電站動態環境監控裝置，可以實現環境監控與設備監控，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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