变电站动态环境监控装置的研发

高锦成

胜利油田电力分公司 山东东营 257000

1 研究背景

胜利油田大部分变电站完成自动化改造后，实现了集控站控制,逐步变为无人值守。变电站环境在线监控是无人值守变电站安全运行的基础保障，虽然变电站自动化改造完成,但是变电站的在线监控设备仍以主设备为主，缺少对变电站环境的在线监控。部分变电站具有对环境进行监控的辅助设备，但是多数功能单一，造成站内系统过多且庞大，并且对变电站内辅助运行的电源、排水、主设备降温通风等设备均不进行连锁监控。

在对众多文献[1-12]进行参考的基础上，研发了变电站动态环境监控装置。这一监控装置将变电站内需要监控的环境参数与相关设备实现连锁，实现对变电站运行环境和辅助设备的集中监控，消除了众多系统同时并存的问题，并且提高了系统的集成化程度。

2 监控装置总体设计

变电站动态环境监控装置以模拟量采集、开入量采集、开出量控制为基础，通过模拟量、遥信量数据与开出量模块实现联动控制，各种不同的环境采集设备可以接入监控装置，针对不同的变电站可以灵活选择不同的插件。

变电站动态环境监控装置系统框图如图1所示。

图1 变电站动态环境监控装置系统框图

3 环境监控

基于胜利油田变电站的实际情况与现场无人值守变电站需要实现的主要功能进行环境监控功能设计，重点对高压室温度和湿度、电缆沟水位、六氟化硫气体浓度、主变温度等进行监控，同时对门禁等实现报警接入。

3.1 电缆沟水位监测

电缆沟水位监测通过高水位报警开关量进行采集，启动排水泵。在电缆沟设置一定数量的水位感应装置，可人工调节，在电缆沟水位达到相应高度时实现排水泵自动启动。为防止排水泵频繁启动，将排水泵运行的最低水位设置为工作停止点，将水位传感器的接点接入监控装置。

3.2 高压室温度监测

高压室温度监测通过模拟量进行采集，启动排风系统与空调系统。人工设置温度控制定值，实现空调的自动启停。根据高压室内运行设备的实际情况，将变电站分为不同区域进行有针对的控制。将高压室温度计所采集的模拟量接入监控装置，通过监控装置的逻辑控制实现对排风系统、空调系统的逻辑控制。

3.3 高压室湿度监测

高压室湿度监测通过模拟量进行采集，启动排风系统。人工设置湿度控制定值，实现除湿系统的自动启停。将高压室湿度计所采集的模拟量接入监控装置，通过监控装置的逻辑控制实现对除湿系统的逻辑控制。这一监测功能主要用于防止高压室湿度过高，进而造成一次设备的整体击穿。

3.4 六氟化硫气体浓度监测

设置六氟化硫气体浓度值，通过对六氟化硫气体探头的模拟量进行采集，进而通过监控装置中的开出量实现对排风系统的控制。对于已存在六氟化硫气体采集系统的变电站，也可以通过开入量的采集实现状态报警，并通过六氟化硫气体监控系统实现对排风系统的控制。

3.5 主变温度监测

主变温度监测通过模拟量进行采集，启动主变风机。监控装置通过对主变温度模拟量进行采集，来驱动主变风机系统的自动启停模块，同时通过对主变风机电流的采集，实现对主变风机的保护。

4 设备监控

设备监控主要是将前期综合自动化改造过程中部分没有接入自动化改造的设备接入监控装置，这些设备主要是一部分因设备本身不具备智能接入综合自动化后台系统条件而没有实现智能监控的设备，如还没有进行更新的直流屏、交流屏、小电流接地选线装置等。

4.1 直流系统监控

通过开入量数据采集监控直流充电设备故障、直流系统接地、交流失电等问题。通过模拟量数据采集监控直流设备交流电源故障、直流控制母线电压故障、直流合闸母线电压故障等问题。

4.2 交流系统监控

根据变电站站用变的标配情况进行站用变低压侧交流屏电源模拟量数据的采集，进而监控直流充电电源、主变风机电源等。

4.3 小电流接地选线装置

根据站内系统6kV、10kV 线路数目进行接地线路报警设置，结合小电流接地选线装置的实际特点进行接入设置，接入开入量数据。对监控装置的开入量数据采集点以线路名称进行命名，实现监控装置对原有的小电流接地选线装置进行采集。

4.4 消防系统

监控装置实现消防系统报警信号的采集，自动拨打火警电话，同时通知相关负责人。

5 逻辑控制

5.1 主变风机

目前胜利油田所辖变电站多为两台主变配置，根据主变数量确定相关模块插件的数量。监控装置可以实现主变温度报警后启动风机，对风机启动运行时间进行设置后，能够满足自动启动要求，同时确保在临界温度定值的情况下风机不会频繁启动，防止主变风机损坏。通过采集风机的电流和电源电压，实现对主变风机进行保护，且代替传统变电站使用热敏电阻或熔断器进行保护。主变风机运行控制逻辑如图2所示。

图2 主变风机运行控制逻辑

5.2 高压室排风系统

在高压室中设置排风系统，排风系统的启动与室内温度、湿度、六氟化硫气体浓度进行联动控制，同时以消防系统报警信号闭锁排风系统，即以消防报警系统接点闭锁排风系统。当然，也可以通过监控装置运行控制逻辑对排风系统进行控制。高压室排风系统运行控制逻辑如图3所示。

图3 高压室排风系统运行控制逻辑

5.3 通信接口

以通信接口的多样性设计和配套通信规约满足不同设备接入的需求，并根据现场各类采集设备的情况扩展了以太网接口、现场总线接口、串行接口，可基于插件的形式使监控装置适应不同设备硬件的接入。

6 结束语

基于胜利油田无人值守变电站的实际需求，研发了变电站动态环境监控装置，可以实现环境监控与设备监控，在最大程度上满足无人值守变电站的各项功能需求，并有效降低无人值守所投入的成本。

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