电站用智能环境调控系统的研制与应用

蒋其友 杨振宇

摘要：随着国民经济不断发展，城市用电规模持续地扩大。随之产生的是配电站电气设备运行中的高温、潮湿、尘污、噪音、通风不畅、有毒气体积聚等环境问题，严重影响设备的安全运行及供电可靠性。为有效解决这一问题，本文研究开发智能环境调控系统，对配电站中的环境问题实施综合

治理，并将其成功应用于典型室内站和地下配电站，取得了良好的预期效果。

关键词：智能环境调控系统;室内站;地下站

中图分类号：TM764    文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2018）10-0000-00

随着国民经济不断发展，城市用电规模持续地扩大。但受到土地和环境等因数的制约，变（配）电所的布点和建设愈来愈困难，社会矛盾也日益突出，在此背景下紧凑型甚至地下站所不断涌现。这些站所内部环境往往是高湿高热、通风不畅、灰尘积聚、有毒气无法排出等;另外，配电站所数量庞大，分布面广，日常定期维护几乎无法实现。这些因素都给电力设备运行带来了极大的安全隐患，也不利于给电网稳定运行[1][2]。

1 现状分析

与传统通风降温措施的单一功能考虑不同，智能环境控制系统将变电站设备的运行环境作为一个整体加以考虑，把通风除尘、降温除湿、防污减噪的环境控制需求通过控制系统统一进行整合和平衡，着力将电气设备的运行环境调整到最佳状态，实现设备故障、缺陷的主动防御，其综合效能是传统措施所无法比拟的[3]。目前，智能环境控制系统已发展至第三代：

（1）第一代，控制柜仅由离心风机、空气过滤器等部件组成，通过引入外部空气通过除尘后引入室内，若遇到室外空气温度很高或湿度很大时，无法有效解决温度和湿度的问题。目前，变配站所现场应用的绝大多数均为第一代产品。

（2）第二代，控制柜增加了高效压缩机及热交换器等部件，在实现空气除尘净化功能的基础上，可对应用环境的温、湿度进行控制调节。目前，第二代产品仅有极少数专业厂家能够生产，现场应用不多见[4]。

（3）第三代，控制柜作为环境控制的关键设备接入小区变综合监控系统中，借助GPRS/光纤等通讯手段，组建服务器，通过后台实现多站集中远程监控功能[5][6]。目前，有常州科惠等少数公司能够提供此类产品。

2 系统构成及工作原理

2.1 系统构成

变电站控制系统结构示意图如图1所示。

2.2功能特点

（1） 除尘净化：减少空气阻力，扩大有效通风面积，空气进行净化，防止粉尘、污垢和有害气体等进入室内。

（2） 温度调节：依据室内外温度差的先决条件，炎热季节，可采用高效空调制冷的方式，使室内温度速度降低。具备加热增温功能，保证电力设备在各个季节稳定运行。

（3） 湿度控制：根据应用场合对空气干燥度的要求，确保在环境温度5～55℃的条件下，均能有效除湿。

（4） 模糊控制：根据内、外气室温湿度及气压等条件，通过模糊控制算法自动调节变频输出频率，驱动离心风机的加速或减速，实现系统经济运行，节能降耗。

（5） 内/外循环：系统采用独特的可控风口，可根据变电站室内外温湿度条件，采用内部循环通风模式或外部通风模式。

（6） 实时监测：系统具备对变（配）电站的温度、湿度、SF6含量、氧气及有毒气体含量、烟雾、变压器温度等参数进行实时监测。

（7） 扩展功能：根据用户要求，系统可方便扩展安全防盗、火灾控制、门禁控制、水位和烟雾监测，以及电力遥信、遥测和遥控（电力“三遥”）等功能。

（8）多站集控：根据现场条件，系统可通过采用光纤、GPRS等通讯手段灵活组网，构建服务器主机，可实现对多个变（配）电站的集中监控和远程操作。

2.3工作原理

本系统主要是通过在室内机内合理配置各种应用传感器，通过计算机科学分析变（配）电站内的环境参数（如温度，湿度等）控制各类设备的运停（如：风机，热交换器、电加热器等）。以此保持变（配）站內的环境条件始终处在一个利于电气设备工作的状态下。

可根据实际环境状况进行内/外空气循环的切换，合理的采取适当的环境调控策略，达到快速调节环境与节约能源。具体见下图2、图3。

外循环工作模式下，侧面回风口关闭，背面进风口打开，将外部空气经室内机除尘除湿，调节温度后送入变（配）电站。一般情况下，室内机处于这种工作模式。

内循环工作模式下，背面进口风关闭，侧面回风口打开，只有变（配）电站内部的气体进行循环。这种模式适用于高温高湿等外部环境条件恶劣时期（如：夏季高温，大风雨雪天气等等）。

另外，若变（配）电站处在冬季较为寒冷的地区，本系统亦可开启电加热器，加热空气，提升站内环境温度。

3 结语

智能环境调控系统不仅可有效提高通风散热效果，还可以实现配电站环境问题的综合治理及远程监控，节能效果显著。从本文的分析可得出：

（1）可有效降低室内温度，湿度。而且室内温度、湿度的波动幅度平稳，为配电设备稳定运行创造了良好的条件。

（2）可有效改善室内空气质量，节能效果显著。由本文应用实例可知，安装智能环境控制系统的地下站相比未安装的地下站，空气质量全面符合国家标准，为运行维护人员的身体健康创造了良好的条件。同时，与传统通风降温措施相比能耗降低可达 85% 以上。节能减排及经济效益明显。

（3）通过采用光纤、GPRS等通讯，远程监控系统实现地下配电站环境数据的远程监控和实时感知，从而最大程度地消除影响设备安全稳定运行的各种外部因素，实现对设备故障“防患于未然”的主动防御。

参考文献

[1]高翔.智能变电站技术-现在电网应用技术[M].中国电力出版社，2012.

[2]许晓慧.智能电网导论[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]陳维莉.智能变电站辅助控制系统研究[C].中国电工技术学会2010输变电年会论文集，2010.

[4]许晓慧.智能电网导论[M].北京：中国电力出版社，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