变电站智能辅助风冷系统的构建论文
随着国民经济的快速发展, 企业对电网电能质量的要求也越来越高。电力电容器是变电站用以补偿电力系统的无功功率, 提高系统的功率因数, 改善电压品质的最主要设备。因此保证电力电容器的安全稳定运行至关重要。
1 现状分析
电力电容器的特点是具有很大的极板面积, 极板间的介质上长期承受着很高的电场强度, 而且一旦投入电网就将连续在满负荷下运行, 这就决定了电力电容器的实际使用寿命与运行条件中的温度、电压、谐波、涌流等因素有关。
按照电容器的有关技术条件规定, 电容器的工作环境温度一般以40℃为上限。然而, 现有变电站电容器室的通风设计是按消除室内余热进行计算, 所采用的形式多为百叶窗的自然通风方式, 这种通风方式在春、秋、冬季尚可, 但在夏季高温期间, 则无法满足环境温度要求, 造成对电容器使用寿命的影响。
2 智能辅助风冷系统的构建
2.1 概述
近几年, 随着信息技术的发展, 物联网成为新一代信息技术的重要组成部分。通过信息传感设备, 按约定的协议, 把物体与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。变电站智能辅助风冷系统就是基于物联网技术构建的, 以实现对室内温度、风机状态的实时监测与自动控制, 为电容器的安全稳定提供良好的运行环境。
2.2 功能设计
通过外设的传感器, 准确监测室内的情况。监测信息传送至主机。同时, 监测前端可执行主机控制命令, 根据室内状况对风机进行停启动控制。
智能辅助风冷系统的主要功能如下。
(1) 当室内温度过高, 超过温度报警下限时, 部分风机启动;当室内温度超过报警上限时, 全部风机启动。
(2) 当温度传感器动作时, 上传相应的动作信号至监控主机, 并发出语音提示。
(3) 风机的控制方式分为3种:就地手动控制、自动控制和远方强制控制。风机正常运行时为自动控制方式;就地手动控制方式是方便施工人员在投运前检查各冷却器组的运行状况;远方控制方式是用户可根据需要, 通过后台监控软件远程控制风机。
(4) 监控软件对室内温度进行实时采集, 并在监控画面上进行显示。对风机运行工况进行显示, 当任一组冷却器出现故障时, 在后台监控软件上进行指示, 并发出报警信号。
(5) 可存储模拟量数据、风机工作状态和报警信息等, 并可实现运行记录的历史数据查询。
2.3 电容器室风机加装方案
室内电容器室面积一般较小, 为降低室内环境温度, 一般采用加快风的循环速度。在房屋顶部外侧加装若干风机, 采用向外排风方式;在房屋底部外侧加装若干风机, 采用向内进风方式;进风、排风口加装过滤网和铁丝, 防止异物进入电容器室。安装好风机后, 将顶部和底部风机电源线顺着电容器室内墙面上放置到系统主机的背面, 再穿过室内与室外的钻孔放至系统主机箱内。接着在电容器室外门的右侧墙面上人眼平视的高度安装系统主机, 在室内距离地面2m左右的高度安装无线传输的温度传感器;安装好系统主机后, 从电容器室的动力箱取得电源, 接入主机内带漏电保护的总空开处, 再将风机电源线分别接入对应的支路空开, 其支路空开与相对应的接触器并联。此外, 在门内的另一侧墙面上可安装一个诱导风机, 该风机可根据温度传感器探测的数据, 进行风口转向, 直对过热区域降温。
2.4 控制系统组成
整个控制系统由智能控制器进行实时监测、控制, 由高精度带无线传输功能的温度传感器采样送至控制主机内, 由控制主机进行对比分析, 并判断是否超过设定值。如温度超出设定值时, 则立即启动风机进行降温并向上位机发送报警信号。系统控制原理图如图1所示。
智能控制主机面板利用LED数码管显示温度相关数据。内置的E E P R O M存储器设定数据长期保存, 掉电后, 所设定的温度控制数据不会丢失, 看门狗电路保证控制主机不会死机。
为了控制室内温度, 用户可以设定报警温度, 也就是温度的报警点, 有2个档位设定, 即温度的上限和下限。设定了温度的上限和下限后, 当室内温度高于设定下限时, 智能控制主机立刻发出温度过高的一次报警信号, 同时启动对应风机降温系统;当高于设定上限时, 智能控制主机立刻发出温度过高的二次报警信号并启动所有风机, 将风机都变到最大频率, 以达到降低主变室内温度的目的。
室内温度数据、风机运行工况通过RS-485协议实时上传至智能辅助系统的监控机上。值班员除了实现设备的远程监控, 还可通过智能辅助系统监控机实现对风机的远方停启用的操作。
3 智能辅助风冷系统的特点
(1) 为降低噪声对环境的影响, 系统所采用的风机均为低噪音风机, 远远低于常规风机的噪音。 (2) 诱导风机的风口可180度转向, 随意调节出风口方向, 并可通过系统智能调节风口。 (3) 系统可采用变频技术, 通过数据采集模块来调节频率, 从而根据具体要求或低转速排风, 或高转速强排风, 或停止排风。 (4) 系统采用无线传输技术, 将传感器数据上传至智能控制主机, 减少布线的麻烦。 (5) 系统耗电功率小, 节电效果显著。
4 结语
物联网技术实现了人类社会与物理系统的整合, 通过自动、实时的对设备进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件, 实现了对设备的实时管理和控制。
然而, 现有老变电站配置的视频监控、火灾报警、给排水、采暖通风等辅助生产系统, 均以独立功能模块的形式运行, 且缺乏可靠的自身运行工况监视及控制手段, 迫切需要进行智能化改造。智能辅助风冷系统的构建只是老变电站智能化辅助系统改造的一部分, 目前使用效果良好, 其必将在智能电网建设中得到广泛应用。
摘要：本文针对无人值班变电站电容器组由于室内温度过高而造成的故障进行分析, 提出利用物联网技术构建变电站智能辅助风冷系统, 实现对室内温度、风机状态的实时监测与控制。
关键词：电容器室,智能,辅助风冷
参考文献
[1] 胡汉辉.移动基站智能通风系统的设计[J].机电工程, 2010, 7.
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