基于智能控制GIS设备抽真空装置的研究与应用

韩煦　蒋威　胡卡　张宁　卫健　刘文彬

摘  要：变电站断路器、GIS设备解体大修是开关技改大修的主要工作，其中抽真空是解体大修工作中保证罐体内SF6气体纯度及含水量的重要环节。抽真空工作作业时间长，流程控制复杂，在以往的工作中主要依靠人工进行记录及控制。在多台真空泵同时工作时，操作量较大，容易发生记录不到位、操作混乱、异常情况处理不及时的情况。研究如何对抽真空工作进行自动化记录及控制具有重要意义。

关键词：智能控制;GIS设备;抽真空

中图分类号：TM591        文献标志码：A        文章编号：2095-2945（2019）29-0171-02

Abstract： The disintegration and overhaul of substation circuit breakers and GIS equipment is the main work of switch technical renovation and overhaul. Vacuum extraction is an important link to ensure the purity and water content of SF6 gas in tank during disintegration and overhaul. Vacuum pumping work takes a long time and its process control is complex. In the past work， manual recording and control are mainly used. When many vacuum pumps are working at the same time， the operation load is large， and it is easy to occur that the records are not in place， the operation is chaotic， and the abnormal situation is not handled in time. It is of great significance to study how to record and control the vacuum pumping automatically.

Keywords： intelligent control; GIS equipment; vacuum extraction

引言

随着电力技术及电网建设的迅速发展，对电力设备的性能要求越来越高。体积小巧、操作方便、结构简单且长期使用可靠性高的气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）需求量逐年增多。随着使用年限的增加，GIS设备不可避免的会出现问题，对电网安全稳定运行带来了极大隐患，有必要对GIS设备进行解体大修，而在大修过程中，抽真空是保证GIS气室内SF6气体纯度及含水量的重要环节。在以往的抽真空工作中主要依靠人工进行记录和手动控制，当多台真空泵同时工作时，操作量较大，出错率较高，上述问题一直困扰着操作人员。有必要研制一套抽真空自动装置，自动完成整个抽真空作业流程，减少操作人员的工作量，提高效率和安全性。

1 抽真空介绍

抽真空的目的有2个：真空检漏和抽出设备内的空气及潮气。

1.1 GIS抽真空的方法及注意事项

用高压软管连接抽真空设备和GIS的某一气室，然后启动真空泵，运转数分钟后打开进气阀，开始抽真空。停止抽真空时，应先关闭进气阀，再停止真空泵的工作。若先停真空泵，后关进气阀，可能导致真空泵中的油反流向被抽真空的气室内。抽真空时，严禁操作人员远离设备以防停电造成真空泵油倒流入被抽真空的设备内。同时也要注意抽真空设备的选择，尽量选用抽真空度高，速度快、带有防止油倒流的设备和高精度数显真空表，以防返工耗时。

1.2 真空检漏

当气室内真空度至50Pa时，停止抽真空。然后维持2h，进行真空保持和真空度比较检漏。如果气室真空度不变，证明气室密封良好。如果发现真空度下降，则要找到漏气点，进行处理。一般采用气泡法检漏，即给真空检漏不合格的气室充入高纯氮气至0.3MPa，然后静置2h，用肥皂水涂满所有密封面及焊缝处，根据肥皂水在漏气点产生的气泡而发现漏点。对发现漏点的气室进行妥善处理后，要再次进行抽真空和真空检漏的步骤，直到检漏合格。

2 硬件实现原理

为了实现自动控制，采用高性能ARM处理器为控制核心，液晶显示触控屏为人机交互显示界面，通过触控屏实时显示真空度，同时可以设置自动控制的各项参数。各部分功能如下：

（1）信号采集电路：通过真空度传感器对真空度进行采集，对采集到的模拟信号进行处理，然后上传给CPU主控单元。

（2）CPU处理单元：采用先进的ARM处理器平台对采集到的信号进行AD转换处理，送触摸屏显示，同时根据计算的真空度按照抽真空的工艺流程控制继电器的开合，从而控制GIS抽真空设备电磁阀的开合，完成抽真空流程。

（3）液晶触控屏：通过液晶触控屏设置相应的参数，包括真空度阈值，静置时间等参数。

（4）继电器开出单元：通过继电器的开出触点控制电磁阀的开闭。

（5）485通讯接口：将采集到的数据或系统状态通过485总线传至后台。

（6）电源部分：采用三相四线供电，给整个系统提供供电电源。

（7）三相缺相检测：三相断相检测电路实时检测是否有断相，并将断相信号传给CPU告警。

该装置跟GIS抽真空設备连接，真空传感器连接至装置的信号采集电路，装置的继电器开出节点连接至GIS设备的电磁阀，控制电磁阀的开合。通过液晶触控屏设置好试验参数，就可自动完成抽真空的整个作业流程，并记录下相关数据和曲线，同时也可以通过485总线传给后台服务器系统。

3 软件控制流程

3.1 GIS设备气室真空处理的工艺标准

《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程》对GIS设备抽真空作业有具体规定： 当试品抽真空到真空度达到113Pa时开始计算时间，维持真空泵运转至少在30min以上;停泵并与泵隔离，静观30mim后读取真空度a;再静观5h以上，读取真空度b，当b-a≤67Pa（极限允许值113Pa）时，则认为抽真空合格，试品密封良好。

3.2 软件控制流程图

软件控制流程按照GIS设备气室真空处理的工艺标准来编写，ARM处理器实时采集GIS设备气室的真空度，根据真空度来做出相应的逻辑判断，控制抽真空设备内电磁阀的开合，从而控制整个抽真空流程，判定抽真空是否合格，试品气密性是否良好。软件设计主要包含以下内容：

（1）显示界面：实时显示采集的真空度。

（2）设置界面：设置真空度阈值，静置时间，数据保存时间等参数。

（3）控制和告警功能：根据采集到的真空度控制抽真空设备电磁阀的开合，根据工艺流程利用定时器做相应的延时，再根据真空度判定抽真空是否合格，当试品不合格时声光报警。

（4）数据记录曲线绘制功能：按照系统配置的参数定时记录采集到的真空度，并绘制成曲线，方便分析。

（5）通信功能：本装置配备有RS485通信接口，可以将采集到的数据以及系统抽真空运行的状态传给后台服务器，可以远程查看。

4 试验结果

如表1，使用该装置在110kV变电站GIS解体大修中，配合抽真空设备抽真空工作正常。

5 结束语

抽真空是变电站断路器、GIS设备解体大修中的重要环节，本装置配合GIS抽真空设备在GIS设备解体大修抽真空作业中，应用良好。降低了人员工作量和抽真空过程中的出错率，提高了工作效率和安全性。

参考文献：

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