FBZ2620 GIS在线监测的应用

禹化彬

（山东泰开自动化有限公司，山东 泰安 271000）

1 电厂概述

峰峰集团薛村矿煤矸石热电厂项目是经河北省发改委批准，列入省、市重点工程的循环经济发展项目。项目总投资近6000 万元，占地2000m2，建设规模为2×25MW 抽凝式汽轮发电机组+2×130t/h 循环流化床锅炉，年发电量为27500 万kWh，煤矸石利用35 万t/年。电厂2005年6月8日开工建设，2006年11月工程竣工。2007年1月，110kV 并网工程开工建设，同年8月竣工，10月16日调试运行发电。（电厂如图1所示）项目建设在工程质量、投资、进度及安全等方面较好地实现了预期目标。该工程采用GΙS在线监测技术，FBZ2620 产品能够实时监测GΙS 开关各个气室SF6气体状态、断路器机械特性、开关位置、开关分合次数等进行监测，使运行人员通过人机界面就可很直观的看到现场的运行数据，能满足电力配网自动化和设备检修的需要。

2 系统构成

FBZ2620 GΙS 在线监测主要由硬件、软件两部分构成。

2.1 硬件构成

硬件主要由工业控制计算机、PLC（可编程序控制器）智能控制柜及采集装置（参量传感器）3 部分构成。

1）工业控制计算机。工业控制计算机是整个监测系统的核心，其配置有很强的数据处理能力，能及时快速的处理由下位机传上来的大量的数据和报警信号，并将信号和数据以图形及数字方式进行提示，方便查询，还有参数值的修改及报表打印均在工业控制计算机的统一协调下进行。因此工业控制计算机性能的优劣将对整个监测系统的性能产生决定性影响。所以本站采用了性能好的工业控制计算机，内装优质的操作系统。

图1 薛村矿煤矸石热电厂及监控界面

2）PLC 智能控制柜。控制柜采用PLC 来对封闭式组合电器进行在线监测和控制。（PLC 控制柜如图2所示）PLC 是专门为工业生产环境而设置的智能控制装置，厂家在硬件和软件上都采取了大量的抗干扰措施。在控制方式上PLC 与传统的继电器控制系统相比，控制方式由硬件接线改为软件控制，方便了设计与维护；控制功能由简单的逻辑控制改为能完成复杂运算的程序控制系统，增强了系统的控制能力，提高了系统运行的可靠性。另外，系统所用的PLC 是自动控制技术、计算机技术与通信技术三者有机结合的高科技产品。它作为用于工业生产过程控制的专用计算机，有好多独特优点，具体如下：①可靠性高，抗干扰能力强；在PLC 设计中，在硬件上对元器件进行严格的筛选和老化，采用电源多级滤波和稳压措施、电磁屏蔽、输入输出滤波、光电隔离及通道间绝缘，输入电源和输出电源均可相互独立，还设置了联锁、检测与诊断电路；在结构上采用密封防尘抗震的内部结构、外部封装；在软件上采用循环扫描工作方式、程序语法检查、故障检测后报警、保护数据、封锁输出及自动恢复等措施。所有的特殊设计使PLC 的平均无故障间隔时间达10 万小时；②接口模块功能强、品种多；③适应性强，使用面广。既可现场控制，又可远方控制；④编程简单、直观；⑤体积小，重量轻，功耗低。FBZ2620 GΙS 在线监测系统控制柜如图2所示。

图2 FBZ2620 GIS 在线监测系统控制柜

3）监测采集装置（参量传感器）

（1）YMJ-1A 密度监测器：YMJ-1A 监测器将SF6 远传密度监视器内的压力传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并依据SF6 远传密度监视器内的数字温度传感器测量出的温度值，经过公式计算后得出20℃时压力值对应的标准压力信号，然后又将此信号转换为RS485 信号，从而实现密度远传。

（2）DJX-G5（T）型集中式监测器：是用于高压断路器在线监测的一个重要设备，用来处理外部传感器输入的各种信号，对模拟量进行转换和计算，主要监测储能电机电流、机构箱温湿度、合分闸线圈电流、合分闸时间和速度、线路中三相电流及累计开断电流（测量经CT 后的二次电流）等参数。对外还可以输出DC24V 电源为系统中的YMJ-1A监测器和YYK-1A 监测器供电，并采集它们的数据，统一向系统监测主机传输数据。

（3）WD-x/WL-x 型位移传感器：WD-x /WL-x型位移传感器是山东泰开自动化有限公司用于测量断路器机械特性的一种传感器，它采用导电塑料作为变阻器材料，具有精度高、线性度好、启动力矩小等特点，又因为它采集的信号是连续性信号，而非离散性信号，所以更能真实的反映断路器的行程特性。

各个气室SF6气体的状态、断路器机械特性、开关位置状态等监测数据和状态量汇总后通过通讯方式上传至后台计算机，并给出越限报警、欠压信号、机构运行状况等等，最后经格式化处理后形成数据并存入实时数据库,以方便运行和检修人员查询使用。

2.2 软件构成

软件则采用先进的三维力控Forcecontrol 组态监控软件及S7 系列PLC 编程软件; 运行人员利用鼠标或键盘操作监控界面的图形（控键），即可查看当前SF6 气体和机械特性的实时情况和历史运行数据。并以模拟表盘、曲线和数字显示的形式提示运行人员。通信方面采用了RS485 及自由口通信方式，数据传输准确可靠。通信状态如图3所示。

图3 通信状态监测图

3 应用结果

1）该工程自2006年11月投运以来，通过现场比对和调整，FBZ2620 GΙS 在线监测系统能实时监测GΙS 气室的密度、断路器机械特性、开关位置状态等。通过近几年的运行情况看，该系统具有很强的环境适应能力，在严冬和酷暑的地区运行，未发现异常；在0.5/0.45/0.4 和0.4/0.3 表压下，没有SF6气体泄漏，气密性好；传感器采用不锈钢外包装，接口为优质铜材料，抗干扰、抗腐蚀能力强；该系统应用比较成功，具有很好的推广价值。

2）目前在运行的GΙS 或断路器，如采用SF6气体密度在线监测，只要在每个气室的接口，将原接口改为可安装密度传感器的接口即可实施，对设备本体没有改变，也不影响设备的正常运行和检修。

3）监测数据能实时准确的上传到监控计算机，监控界面形象直观，并进行了数据存储、画出运行数据历史曲线、并进行了报警信号试验，系统运行稳定可靠。很好的实现了SF6密度在线监测在恶劣环境下应用的技术性难题。该技术已稳定运行在全国几十个厂矿企业和电力局，为GΙS 的检修节约了人力物力和减少了停电时间、提高了设备的安全运行和管理水平，为智能化变电站的建设做出了较大的贡献。

相关应用案例图如图4、图5所示。

图4 2012年滨州惠民兵圣220kV GIS 站调试运行图

图5 GIS 在线监测在国家风光储输示范电站运行图

[1] 黎斌.SF6高压电器设计[M].2版.北京:机械工业出版社.

[2] 张鑫.高压SF6开关设备铝铸造壳体系统检漏方法[J].高压电器,2010,12(46).