用于变电站温湿度控制系统的原位智能检测系统

Power Technology 用于变电站温湿度控制系统的原位智能检测系统 卿平飞 国网四川省电力公司凉山供电公司，四川 西昌 615000 摘要：温湿度控制系统工作状态的检测异常重要。基于此，针对变电站温湿度控制系统的检测与维护提出了一种原位的、智能检测系统，可快速、有效地检测温湿度控制系统传感器的性能，快速确定传感器是否正常，排查传感器与非传感器故障点，降低维护成本、提高维护效率，使温湿度控制系统和变电站运行更加安全、可靠。 关键词：变电站；温湿度控制系统；传感器；原位检测 1 温湿度系统常见问题 随着变电站的发展，其需求的数量越来越大，维护工作越来越重。在实际使用中，当温湿度控制系统工作异常时，对其故障定位的难度较大，无法确定是传感器的性能，不能排查传感器问题还是控制系统的问题，其具体表现在以下几个方面： （1）传感器精度异常，温湿度控制系统调节阈值发生改变，系统异常； （2）传感器故障或损坏，温湿度控制系统无法获取有效数据，系统异常； （3）传感器正常，温湿度控制系统异常，但不能方便地定位故障点。 传统的检测方法，尤其是制冷方案，通常有离位检测法、液化氮气制冷法、压缩机制冷法等方法，其存在携带不方便、尺寸较大、不便于操作、检测时间长等诸多问题。 为解决上述问题，本文提出一种用于变电站温湿度控制系统的原位智能检测系统，可快速、高效地实现对传感器性能的检查，实现对传感器和温湿度控制系统异常的排查。 2 总体方案 本检测系统主要由控制箱、加热加湿箱、制冷箱三个的箱体构成，加热加湿箱、制冷箱统称为环境箱。控制箱主要由电源单元、控制单元、显示单元以及航插附件构成。其中，控制单元是本检测系统的核心部件。环境箱内设置有用于加热或制冷或加湿或除湿的专用装置、用于监视环境箱温湿度数据的传感器。 外部输入市电通过电源单元转换为直流电，为其他单元和环境箱提供所需的动力电。控制单元以微处理器为核心，通过IIC实时读取温湿度数据，智能控制环境箱工作；同时，控制单元与可触式显示器实时通信，一方面，显示器实时显示环境箱温湿度数据；另一方面，实现与用户的人机交互，可快速设置环境箱内温湿度状态。 3 功能设计 3.1 硬件设计 3.1.1 电源单元 本检测系统的电源单元主要是将市电转换为12V、5V以及3.3V直流电，其采用两个电源部件，一个功率为150W，为环境箱内制冷或加热及加湿装置等强电装置提供动力电；一个为20W，为微处理器、运放、传感器等弱信号部分提供动力电。 3.1.2 控制单元 本检测系统的采用ST公司的STM32微处理器，应用其IO、AD、IIC、UART四大外设，相互配合，实现智能化控制。微处理器通过UART（串口通信）实现人机交互。用户通过可触式显示器设置环境箱内温度或湿度要求，微处理器接收到用户下达的设定指令后，通过IO口输出PWM波控制环境箱内半导体的执行机构，即可实现加热、制冷、加湿等操作。同时，微处理器通过IIC实时采集环境箱的温湿度数据，智能控制执行机构使环境箱内温湿度能快速达到用于的设定值，并将采集数据以1S/次的速率发送至显示器显示。 另一方面，微处理器通过AD（模数转换器）实时监视供电电源电压、电流信息，确保检测系统工作在正常状态。 本系统采用精度为0.1℃的温度传感器和0.1%RH的湿度传感器，其精度优于被测传感器精度，因此，也可用于校正被测传感器精度。 3.1.3 显示单元 ︱292︱2019年12期 显示单元由一块带触控的液晶屏及附属驱动电路组成，显示内容为外部环境温度、湿度，加热加湿箱的温度、湿度，制冷箱温度。用户操作界面设置有快协按钮，可快速设置温湿度参数。本单元具有一键复位按钮，当检测系统故障时，可通过复位按钮实现重启，而不必重新上电。 3.2 结构设计 本检测系统采用便携式设计，由控制箱、加热加湿箱和制冷箱构成，加热加湿箱和制冷箱统称为环境箱。控制箱除需必要的市电输入外，输出通过航空插头与环境箱相连。加热箱和制冷箱采用保温合成石材作为原料，利用保温合成石材良好的不导热性质，可保证制冷箱和加热箱内温度不与环境温度交互。 3.2.1 控制箱 本检测系统的控制箱操作简单，设有电源输入接口、保险接口，电源开关、电源指示灯、综合参数显示、线缆箱。电源输入接口采用三芯插座，具有接大地功能，保障用电的安全可靠；保险接口采用3A保险丝，防止电流过大损坏设备；电源指示灯用于指示控制箱的供电状态；显示器采用45°向外倒角，美观大方；接口航插采用Y28M-19TK，方便可靠牢固；线缆箱专用于存放航插线缆和电源线缆。 3.2.2 制冷箱 制冷箱通过航插电缆与控制箱连接，内部装置有半导体，分为冷端热端两个部分。半导体热端与黄铜散热器相连，采用两个风道口，形成的唯一散热风道。冷端也与散热器相连，并置于保温泡沫中，隔绝制冷片的与外部环境的能量交换。冷端空间内设置有温度传感器和小风扇，开始制冷时，风扇工作，使冷端空间基本相当，确保被测传感器与箱体内部传感器采集温度相同。 3.2.3 加热箱 加热箱也通过航插与控制箱连接，内部填充保温泡沫，其设置有制热半导体、加湿喷雾喷头及水箱、风扇，在加热、加湿、除湿，降温工作时风扇开始工作，让整个环境的温度、湿度基本相同，被测传感器与箱体内部传感器采集温度、湿度相同。 3.3 软件设计 本检测系统依托嵌入式编程，采用STM32微处理器，配置IO、ADC、UART、IIC等外设，实现智能化自动控制和检测。在软件执行过程中，微处理器采用中断的方式，既可以提高实时响应速度，也可提高代码执行效率。微处理器在完成初始化后，等待触发中断。本检测系统中断有定时器显示中断、定时器IIC读取中断和串口中断三类，当检测到某一类中断后，微处理器将执行对应的操作。 当定时器显示中断被触发，微处理器将处理温湿度数据，并通过串口发送至显示器，供用户查看；定时器IIC中断被触发时，微处理器将控制IIC读取温湿度传感器的数据，并作为全局变量，为其他功能模块提供原始数据；当人机交互的串口中断被触发时，微处理器将接收到的数据进行解析，判定用户的操作，退出中断，并继续处理原始温湿度数据，通过PID算法获得控制加热、加湿或制冷的控制方式及时间，直到环境箱温湿度值与用于设定值一致，停止调节。 4 试验情况 本检测系统制冷箱置于28℃的环境温度中，制冷温度设定为低于0℃，制冷时间与温度关系如图1所示，时间单位为分钟；制热温度设定为45℃，制热箱制热时间与温度关系如图2所示，时间单位为秒；湿度设定为100%，湿度与时间关系如图3所示，时间单位电力科技 为秒。 图1 制冷时间与温度关系 图3 加湿时间与湿度关系 图2 加热时间与温度关系 5 结语 通过试验表明，本检测系统可在5分钟内完成制冷，在10分钟内可到0℃左右，而制热与加湿时间更短，均不超过1分钟。由于制冷与制热可同时测量，因此，对两套传感器的测量时间，不超过5分钟。通过本检测系统，通过采用物理隔离、智能控制技术等方法，在短时间内完成对传感器的检测，从而达到便捷维护变电站加热除湿装置的目的。 参考文献： [1]牛伟.基于网络组态的高压变电站温湿度智能控制系统[J].山西电子技术,2015(3):3-3. [2]彭冲,游日晴,王尤河,等.温湿度智能监测系统在变电站中的应用[J].通讯世界,2017(22):125-126. [3]章雷.变电站高压配电智能温湿度控制装置的研发与应用[J].科技与企业,2015(19):230-230. 作者简介： 卿平飞(1986.11-)，男，本科，工程师,研究方向:从事变电运维工作。 离开关，RTU。目前户外架空线路多采用无线公网通信技术，采用最广的是4G无线公网通信，实现远程遥控开关的关合操作。主站系统设计同时具备信息广播功能，当现场开关发生故障动作，通过4G无线公网，将该信息返回到后台监控系统，后台监控系统则将该故障相关信息通过短信在第一时间下发到线路辖区责任人（一般为供电所所长或急修班班长）的手机，及时组织抢修复电工作。 3 结语 通过做好配电网故障抢修工作，可以显著改善用户体验，提高电力企业的经济与社会效益。当前，要将加强对故障指示器以及馈线自动化开关等自动化设备的研究与应用，不断提高故障抢修工作的效率与准确性。 参考文献： [1]杨晓坤.电力配网自动化中配电自动化终端设备的应用[J].电子技术与软件工程,2017(20):120-121. [2]陈堂.配电系统及其自动化技术[M].中国电力出版社,2003. [3]香金华.在电力电子视阀下的配网生产抢修指挥支撑技术研究与应用[J].电子技术与软件工程,2016(9):240-241. [4]陈展涛.配网自动化一次设备的优化设计研究[J].自动化与仪器仪表,2017(12):218-222. 工作，因此就要求集控值班员有着非常专业的技能，面对故障的时候保持冷静对现场的情况进行准确的判断，之后依据自身的判断采取适合的方式进行故障的处理。本文主要探究在电气设备出现故障的情况下，集控值班员要如何对事故进行处理，并提出一些相关的策略，希望本文能够对相关的工作人员有所帮助，在今后的工作中能够正确的处理事故。 参考文献： [1]郭彦飞.火电厂“集控”模式下如何防止值班员电气误操作[J].工程技术全文版,2016(12). [2]赵永光,李文福.变电值班员电气误操作原因及预防措施的分析[J].城市建设理论研究电子版,2016(03). 2019年12期︱293︱ （上接第 273 页） 的重要原则进行自动化负荷开关的布设。一方面，对于主干线路的布置方式而言，可以根据实际情况设置两个不同的自动化分段开关，进而实现对主干线的分段处理。另一方面，在进行分支线路的规划时，如果线路相对老旧并且故障的发生概率较高，那么应按要求进行自动化负荷开关的布设。但是，如果线路的可靠性相对较高，可以选择自动化断路器进行安装。 2.2.3 电压-电流型的布设形式 在布设原则方面，这一方式与电压-时间型的布设形式基本相同。需要注意的是，布设过程中要兼顾到保护配合方面的问题。如果主干、分支线路存在过长的问题，那么要参考线路的实际状况进行分段断路器的安装，并且可以将线路分为5段甚至更多，目前户外架空线路多采用这种布设形式。 2.2.4 建立配电自动化后台监控系统 目前配电自动化开关应用配套建设主站配电自动化在线监控系统，主要由计算机硬件、操作系统、支撑平台软件和配电网应用软件组成。可实现配电线路遥测、遥信、遥控及报警、监视、操作模拟、数据记录与分析，并具有以GIS为支撑平台的相应功能。配电自动化终端设备的设计、安装应用中，设备包括开关、PT、CT、隔 （上接第 280 页） 在对事故进行处理的过程中，集控值班员一定要按照变电站相关的运行规程进行，要鉴定遥信量，并且及时和调度员进行练习，将现场事故的发生情况进行以及的反馈，将故障的原因和运行的方式了解清楚，调度员要对现场的值班员进行正确的指挥，并及时将情况向集控站汇报。根据遥测量集控值班员能够进行综合的判断，并且及时的进行反应，将现场的情况和遥信量进行有效的结合，之后将故障点找到，通过有利的条件，能够尽快恢复电力设备的运行。并且将出现故障的设备调至检修状态，将安全措施做好。 3 结语 综上所述，对电力设备方面的故障进行处理是一项十分复杂的