摘要:針對目前高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在可靠性,、擴(kuò)展性、靈活性,、方使性等方面存在的問題,，提出一種新型環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)由SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳感器等組成,，實時監(jiān)測高壓開關(guān)配電寶環(huán)境中SF6氣體濃度,、氧氣含量、環(huán)境溫濕度等參數(shù),。本系統(tǒng)具有可靠性高,、擴(kuò)充方便、性能穩(wěn)定,、維護(hù)方便,、抗干撫能力強(qiáng)等特點，可有效地保障進(jìn)入高壓開關(guān)配電室現(xiàn)場的工作人員的人身安全,。
關(guān)鍵詞:高壓開關(guān)配電室:SF6:環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
0.引言
高壓開關(guān)是智能電網(wǎng)重要組成部分,，高壓開關(guān)安全可靠運(yùn)行，是整個電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證,。目前,，高壓開關(guān)均采用SF6氣體作為絕緣保護(hù)氣體，在常溫下SF6是一種無色無味的氣體,，純凈的SF6體本身無毒,，但經(jīng)過高壓、電弧作用后的分解產(chǎn)物中包含多種有毒的氣體,，一旦有毒的氣體泄漏到高壓開關(guān)室環(huán)境中,，將會給高壓開關(guān)室內(nèi)工作人員的健康帶來嚴(yán)重危害，因此,，對高壓開關(guān)室環(huán)境中是否有SF6氣體泄漏進(jìn)行實時監(jiān)測,。同時,，我國電業(yè)安全操作規(guī)程中也明確提出，在高壓開關(guān)配電室應(yīng)安裝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),，并要求系統(tǒng)具有SF6氣體濃度超標(biāo)自動啟動排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能,。
1.環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題
1.1SF6氣體濃度傳感器的選用
SF6氣體濃度傳感器是整個環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，該傳感器質(zhì)量的好壞,，工作是否可靠直接決定環(huán)境中SF6氣體濃度檢測的準(zhǔn)確性,，進(jìn)而決定系統(tǒng)對現(xiàn)場排風(fēng)扇控制的準(zhǔn)確性。
目前,，市場上SF6氣體濃度傳感器主要采用以下幾種原理:半導(dǎo)體原理,、激光原理,、電化學(xué)原理,、紅外吸收原理。半導(dǎo)體原理的SF6氣體濃度傳感器不能定量測量,，只能定性檢測,，會經(jīng)常出現(xiàn)漏報警和誤報警的現(xiàn)象:激光原理的SF6濃度傳感器定量檢測精度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、激光管易碎,、維護(hù)困難:電化學(xué)原理的SF6濃度傳感器，定量檢測精度較高,，但需要經(jīng)常更換傳感器的膜片和電解液,，不易維護(hù)。
1.2檢測信號的輸出形式
在傳感器信號的輸出形式上,，主要有4~20mA模擬量輸出形式和RS485總線輸出兩種輸出形式,。
4~20mA模擬量的輸出形式，需要將每一個檢測通道的信號線都連接到監(jiān)控主機(jī),，布線繁瑣,，擴(kuò)展困難。
有些生產(chǎn)廠家采用了RS485總線通訊方式組成環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)但由于通訊協(xié)議過于簡單,，抗干擾能力不強(qiáng),，系統(tǒng)經(jīng)常受強(qiáng)磁場、強(qiáng)電場的干擾,，而通訊不暢,，無法傳輸檢測數(shù)據(jù)。
1.3通道切換方式的選用
有些生產(chǎn)廠家采用通道分時切換的方式,，實現(xiàn)對多個監(jiān)測點的信號檢測,，這種檢測不是實時的，而且檢測的精度低,。
2.系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器,、SIEMENS可編程控制器(PLC)、昆侖通態(tài)觸摸屏、溫濕度傳感器,、紅外傳感器,、聲光報警器、控制繼電器等組成,。其組成如圖1所示,。系統(tǒng)采用西門子SIMATICS7-200系列可編程控制器(PLC)作為數(shù)據(jù)采集與控制的核心部件，昆侖通態(tài)觸摸屏作為數(shù)據(jù)顯示,、存儲部件，采用德國進(jìn)口的紅外吸收原理的SF6氣體濃度傳感器和日本進(jìn)口的氧氣含量傳感器為主要部件,，配上通訊,、電源隔離、信號隔離,、抗電磁干擾等電路,，組成SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器，使傳感器具有檢測精度高,、穩(wěn)定性好,、抗于擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點,，采用RS485總線輸出,，使系統(tǒng)擴(kuò)充更為容易，滿足現(xiàn)場各項要求,。
3.系統(tǒng)功能
3.1數(shù)據(jù)檢測與控制
當(dāng)配電室環(huán)境中某一監(jiān)測點SF6氣體的濃度高于設(shè)定的報警值時，或者氧氣的含量低于設(shè)定值時,，可編程控制器通過控制繼電器啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)換氣,，同時啟動聲光報警器,，輸出聲光報警;當(dāng)環(huán)境中SF6氣體的濃度或氧氣含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，關(guān)閉現(xiàn)場排風(fēng)扇,，停止聲光報警;當(dāng)有人員進(jìn)入配電室現(xiàn)場時，系統(tǒng)自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng),，另外，可編程控制器還可以根據(jù)設(shè)定,，定時啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇或手動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇,。
3.2監(jiān)測點動態(tài)參數(shù)配胃表
由于不同的高壓開關(guān)配電室環(huán)境監(jiān)測點數(shù)不同、傳感器地址不同,、配置方式與排風(fēng)扇的控制方式也不相同,，本系統(tǒng)特別設(shè)置了動態(tài)參數(shù)配置表，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的高度靈活性和擴(kuò)展性,。具體功能說明如下:
(1)監(jiān)測點安裝情況靈活配置
如圖2所示,，動態(tài)參數(shù)配置表的第1列為監(jiān)測點編號,，圖中只顯示8個監(jiān)測點,，實際應(yīng)用中可為16路、32路,、64路等,。當(dāng)某一監(jiān)測點安裝有SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器，就按下相應(yīng)監(jiān)測點后面的按鈕,，按鈕上的符號由“X"變?yōu)椤啊?,，表示此監(jiān)測點安裝了SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器,，反之,，當(dāng)監(jiān)測點后面按鈕上的符號“X"時，表明此監(jiān)測點沒有安裝傳感器,，通過操作按鈕,，可在“X"和“√"之間切換。SF6濃度變送器和氧氣含量變送器的安裝情況可分別設(shè)定,，而安裝SF6濃度/氧氣含量復(fù)合傳感器需要將SF6和02均設(shè)置為“√";溫濕度變送器設(shè)置方法與SF6/02變送器的設(shè)置方法相同,。
(2)變送器地址靈活配置
變送器采用RS485總線數(shù)字量輸出的方式，每一臺變送器在出廠前均設(shè)置有固定的地址標(biāo)識,。本系統(tǒng)中,，通過在相應(yīng)監(jiān)測點相應(yīng)變送器地址設(shè)定框內(nèi)輸入地址，可以方便地設(shè)置安裝在系統(tǒng)中的任意一臺變送器的通訊地址,，使得在系統(tǒng)中更換,、增加變送器后，不需要修改系統(tǒng)程序,，大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性與實用性,。
(3)排風(fēng)扇組控制靈活配置
當(dāng)配電室環(huán)境中SF6氣體濃度超標(biāo)或氧氣含量過低時，本系統(tǒng)具有自動啟動現(xiàn)場排風(fēng)扇進(jìn)行排風(fēng)的功能,。本系統(tǒng)將現(xiàn)場排風(fēng)扇分為4組分別控制,，通過對每一個監(jiān)測點參數(shù)超標(biāo)后，對4組排風(fēng)扇啟動的設(shè)置,，可以靈活地設(shè)置排風(fēng)扇的啟動方案,，當(dāng)環(huán)境中有多個監(jiān)測點超標(biāo)的情況,，將合并執(zhí)行排風(fēng)扇的啟動方案。
(4)系統(tǒng)參數(shù)配置表
為了增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性,，適應(yīng)不同現(xiàn)場的要求,，本系統(tǒng)設(shè)置了系統(tǒng)參數(shù)配置表。
4.安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
4.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏,、通訊管理機(jī),、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機(jī),、槍機(jī)）,、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度,、水浸,、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光,、空調(diào),、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī),、水泵）,、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕,、磁力鎖）,、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
4.2應(yīng)用場所
適用于軌道交通,，工業(yè),，建筑，學(xué)校,，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計,、施工和運(yùn)行維護(hù)。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息,，實時顯示有關(guān)故障、告警等信息,。
4.4.2數(shù)據(jù)查詢
在人機(jī)界面中,，可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
4.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線,。
4.4.4運(yùn)行報表
查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報表,。
4.4.5實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度,、有害氣體,、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
4.4.6歷史事件查詢
能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯,、查詢統(tǒng)計、事故分析,。
4.4.7用戶權(quán)限管理
設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,。
4.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作,。
4.5系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng) | ACREL-2000E | 
| Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),，可實現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示,、母線及電纜測溫監(jiān)測,、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測,、安防監(jiān)控,，可對燈光、風(fēng)機(jī),、除濕機(jī),、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制,。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制,，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障,，保證維護(hù)人員安全,，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理,。 |
智能通信管理機(jī) | Anet-2E4SM | 
| 通用網(wǎng)關(guān),，2路網(wǎng)口，4路RS485,，可選配1路LORA,，帶電告警功能，支持485,，4G從模塊擴(kuò)展,。 |
主機(jī) | Acrel-2000E/A | 
| 數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測,、設(shè)備控制,、報警事件記錄查詢,，可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動啟動風(fēng)機(jī)、聲光報警器,、空調(diào),、水泵等設(shè)備。 |
Acrel-2000E/B | 
| 參數(shù)設(shè)置,、通信管理,、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測,、設(shè)備控制,、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢,、報警圖片和視頻查詢功能,。 |
Acrel-2000E/M | 
| 參數(shù)設(shè)置、通信管理,、圖形繪制,、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制,、視頻監(jiān)控和回放,、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能,。立柜式安裝,。 |
Acrel-2000E/G | 
| 參數(shù)設(shè)置、通信管理,、圖形繪制,、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制,、視頻監(jiān)控和回放,、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能,。立柜式安裝 |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | RS-WS-NO1-8 | 
| 用于配電房溫度和濕度,。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40。0℃～99,。9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
BRJ-307 | 
| 光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V,，繼電器輸出：常開觸點 |
RS-SJ-N01R01-2 | 
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所,、電纜溝,、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時間：1s繼電器輸出：常開觸點 |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | T35-II-5,。6 | 
| 風(fēng)量4800,，帶溫控器,，帶消聲段，電機(jī)變頻 |
AT8002 | 
| 常開型,；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金,，銀灰色電度干接點輸出 |
DS-2DC6120BY-A | 
| 視頻監(jiān)控 |
ARTU-KJ8 | 
| 8路開關(guān)量輸入，8路繼電器輸出 |
5.結(jié)束語
本文設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)對電廠,、變電站等電力系統(tǒng)的安全生產(chǎn),，保障工作人員的身體健康，都有著十分重要的意義,。隨著國家對智能電網(wǎng)工作的大力推進(jìn),，高壓開關(guān)配電室SF6環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中必然會發(fā)揮越來越重要的作用。
安科瑞侯文莉
