变电站辅助设施检测控制技术的设计及应用

崔郁林 李来晋 彭宇 倪莎 段育丰 牛鹏虎

【摘  要】变电站辅助设施是维持变电主设备正常运行的重要保障。由于当前对辅助设备的状态监测技术发展相对滞后，基于此，本文首先分析了辅助设施检测控制技术的设计以及辅助设施控制系统，接下来详细阐述了在安装过程中如何进行交叉作业安排以及系统工作流程，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

【关键词】变电站;辅助设施;在线;监测;控制;系统

引言

变电站内主设备的正常运行，对其运行环境都有一定的要求，运行环境主要依靠站内各类辅助设施维持。所谓辅助设施，是指变电站中除了用于输送电力的主设备之外的空调、通风、消防、照明、门禁、报警以及各类设备的箱体、装设空间等，这些辅助设施虽然并不参与主设备的工作，但是对于保护变电站的安全、以及为主设备保持一个理想的工作环境，都是非常重要的。因此，在变电站的工作过程中，也需要对这些辅助设施进行实时的监控，确保他们始终正常工作。由于站内运行环境因素分为温度、湿度、压力等，相应的辅助设施的类型也有多种，如一个典型设计的110kVGIS户内站，其有空调约15台，风机约25台，门禁约5个，设备箱体约10处，各种小室约10间。同时，受采购及安装时期不同等因素影响，辅助设施的厂家、型号、尺寸等参数也不尽相同，在现有技术中，对变电站辅助设施的监控技术还远远不够完善。目前大多数变电站无法对其辅助设施进行自动的、实时的及智能化的监控，仍然需要通过定期人工巡视的传统方式来检查辅助设施的状态，巡视周期长、操作繁琐、精度低，经常导致辅助设施出现的问题难以得到及时发现和妥善处理，很容易对主设备的正常工作造成不利影响。由此可见，设计一套可涵盖全站运行环境，对各辅助设施运行工况进行实时监测控制，并提供相应警告提示功能的系统平台，是十分必要的。

1辅助设施检测控制技术的设计

为解决上述问题，本文提出一种变电站辅助设施检测控制技术，包括通过检测设备采集变电站辅助设施的信息，并转换为数据量采集值;数据采集值与预设告警阈值进行比较，判断数据采集值是否超出预设告警阈值区间;若数据采集值不在预设的阈值区间，则判定当前的辅助设施为异常状态，生成一异常状态处理指令;启动报警器，并根据异常状态处理指令控制所述变电站辅助设备改变工作状态，以便于恢复到正常工作状态。采集转换数据。包括提取变电站辅助设备的状态信息，并基于模拟量转换输入端口将状态信息转换为模拟量信号;通过计算得出与模拟量信号对应的数据量采集值。初始化检测设备，并且初始化模拟量转换输入端口，以便于通过检测设备对变电站辅助设施信息进行采集和转换。数据比较判断。包括数据包括图像、水位、温湿度等，若数据采集值在预设的阈值区间，则判定当前的变电站辅助设备未出现异常状态。以检测变电站消防水池水位為例，预设消防水位在2.4～2.7m为正常的阈值区间，将采集的水池水位信息与预设的阈值进行比较判断，采集的水位信息在预设的阈值区间内为正常状态。若超出区间表示变电站的消防水池为异常状态，并将异常特征处理指令发送至远程监控平台，以便于远程监控平台根据异常特征处理进行故障排查。遥控辅助设施。包括根据采集的变电站辅助设施的运行状态信息判断是否遥控变电站辅助设施。当采集的变电站辅助设备的状态出线异常时，可以通过遥控其他辅助设备来改变异常的状态。例如当检测到室内温度超过预设温度阈值时，可以通过远程遥控风机来降低室内温度，直至室内温度在预设的阈值范围内。

2辅助设施控制系统

现场环境信息测控单元通过各类型传感器采集现场环境信息，如现场温湿度，照明情况，气体浓度，积水水位等信息，然后控制器通过无线方式传输到应用后台进行显示和应用，控制器也根据设定的告警值进行告警反馈。同时根据设定的启动值，启动各类型辅助设备，或者根据应用后台发出的指令，执行动作，启动相关辅助设备，控制器启动完毕后同时采集启动状态信息，对辅助设备的启动运行情况进行判断，及时反馈至监控应用后台。通过应用环境监测监控后台实现对一个变电站的多个监控点，对多个变电站的环境信息进行采集，汇总和控制，实现变电站运行人员对偏远变电站环境信息的远程监控，变电站辅助设备监控系统工作时，由状态采集模块中的各类传感器在变电站现场分别测量相应的变电站辅助设备的状态参数，例如通风设备（如风机）、照明设备、空调设备等需要使用电力的辅助设备的工作电压和工作电流、环境亮度及照明设备的发光亮度、变电站内特定位置的温度和湿度、消防管网设备的水压、变电站内特定位置的特定气体（如氧气、臭氧、六氟化硫等）的浓度、门禁的开闭情况等。现场监控模块的每个MCU在变电站现场从数据收集模块中与其连接的各个传感器接收相应的变电站辅助设备的状态参数，将相应的变电站辅助设备的状态参数转换成数字编码信号，然后利用相应的无线通信单元通过无线通信方式，将生成的数字编码信号发送给处于预定的厂站位置的厂站端平台模块的无线基站单元，厂站端服务器从无线基站单元获取该等数字编码信号。

3在安装过程中如何进行交叉作业安排

在辅助作业中，由于部分系统之间有交叉，通过合理的安排可以节省施工方及业主的成本，确保工作的顺利进行。如在调试时电子围栏与图像监控一般需进行联调，当双方同时进行施工时可以调试时及时发现问题（如接口协议、布线是否有干扰等）。对于有特殊要求的作业必须进行统一安排，如需进行停电后的安装及维护等，通过统一安排提高工作效率。对专用的施工作业工具可以统一进行协调及施工，提高工作效率。

4系统工作流程

监控系统通过上述组成模块之间的网络连接、数据传输与处理，形成完整的辅助设置监测与控制功能。主要流程分为：使用状态采集模块测量变电站辅助设施的状态参数;使用现场监控模块MCU在变电站现场从数据收集模块接收变电站辅助设施的状态参数，将变电站辅助设施的状态参数转换成数字编码信号;使用厂站端平台模块接收数字编码信号，将其转换为辅助设施的状态数据;使用主站服务器模块接收变电站辅助设施的状态数据;使用用户终端模块，在用户所在的位置从服务器模块接收状态数据，并将其向用户显示。系统中的控制功能命令，通过用户终端模块发出，通过主站服务器、厂站服务器、MUC、控制器，送达受控的辅助设施。

结语

变电站辅助设施的正常工作，是对站内主设备运行环境的重要保障，故对辅助设置的状态监测与控制，是十分必要的，由于辅助设施种类众多，长期以来，一直缺乏将全站辅助设施整合监控的统一平台或系统，本文提出一种系统，可对辅助设施进行集中的监控，帮助维护人员及时了解设备运行情况，并对故障或异常进行快速的响应与调节。通过在线监控系统的运行，可有效的提高变电站运行和监控效率，更加确保主设备的安全稳定运行。

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（作者单位：国网晋城供电公司）