CN102520703A - 一种变电站智能环境控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站智能环境控制系统，包括中央控制系统，以及安装在变电站室内并与中央控制系统相连接的温度控制系统、湿度与保温控制系统、空气洁净度控制系统、火情判定与控制系统、测量与警告控制系统、通信与网络连接系统，以及还可以包括辅助空调启动系统。其有益效果在于：不仅能大大改善变电站设备的运行条件和运行环境，提高电力设备运行的可靠程度，还能显著地降低能耗和减少排放，实现变电站设备按装空间的局部小气候的改造，为变电站电气设备的诸多运行环境问题提供一体化的解决方案和优良的综合治理效能，在其他领域也具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能环境控制系统，特别涉及一种变电站智能环境控制系统。
背景技术
目前，随着国民经济和电网建设的飞速发展，各种电压等级的变电站越来越多。为节约宝贵的土地资源，减少噪音、辐射等环境问题，这些变电站越来越多的被设计成紧凑的户内布置，或置于地下，空间狭小、环境封闭使这些变电站的电气设备运行环境十分恶劣，通常内部环境温度较高、湿度较大、积尘较多等，容易导致设备腐蚀、老化以及引发爬电、污闪等安全事故。这就需要在变电站内部设计一套通风降温系统。
现有的通风降温系统通常采用机械通风加空调冷却的方式来实现。这种方式由于未对气流进行有效的组织，不仅通风冷却效率低、能效差，还衍生出大量的环境问题，如大量的室外空气会将灰尘和漂浮于空气中的盐类或酸性物质带进室内，引起设备故障等问题。另外，现有的通风降温系统未非智能型系统，除了在温度、湿度等环境问题的管理方面具有上述弊端外，还有在变电站内部的空气洁净度控制、火情判定与控制、各种故障的测量与告警、远程管理控制等方面无法实现。
发明内容
本发明目的是提供一种变电站智能环境控制系统，以克服现有技术对变电站环境控制的不足。
为实现上述目的，本发明通过以下技术手段实现：
一种变电站智能环境控制系统，包括中央控制系统，以及安装在变电站室内并与中央控制系统相连接的温度控制系统、湿度与保温控制系统、空气洁净度控制系统、火情判定与控制系统、测量与警告控制系统、通信与网络连接系统。其中中央控制系统主要由中央微处理器及相关电路构成，负责对各系统的信号处理和管理。另外，在一些有人工作的变电站场所，如控制室等，还可以包括辅助空调启动系统，即包括空调，当室内温度达到相应定值时控制其启动。
所述温度控制系统包括温度传感器、智能控制器和风机，温度传感器采集封闭空间上部或出风口的温度信息，通过智能控制器建立反馈机制，并与中央控制系统连接，自动控制风机的出力与启闭。
所述湿度与保温控制系统，通过调节环境控制系统的进风量、室内空气内/外循环切换的手段来改变空气温度，通过改变空气温度来改变相对湿度；当室内温度持续低于低温值时，通过切换为内循环工作方式进行保温。
所述空气洁净度控制系统，通过对进入室内的空气进行过滤、通过风机运转保持室内对室外有一个较小的正压差来保持室内空气洁净度。
所述火情判定与控制系统包括烟雾传感器、温度传感器、外部报警或联动输入系统，通过烟雾传感器、温度传感器的感知，通过中央控制系统的控制，启动外部报警或联动输入系统，实施关闭防火隔离阀窗、给出火情告警、风机停机、联动输出的动作。
所述测量与警告控制系统包括变频器故障告警、风机故障告警、电源故障告警、系统异常及故障告警、温度超限告警、烟雾告警、火情告警、防火隔离阀窗、出风口阀窗及上部天窗失灵或拒动告警、过滤袋堵塞告警、浸水预警与告警。
优选的，根据实际情况，所述测量与警告控制系统还可以包括水位及水泵监测、SF6告警、有毒气体告警中的一种或多种。
所述通信与网络连接系统包括以太网连接口、系统主机与从机通信接口、控制器与人机界面模块通信接口、控制器与短信模块通信接口。
优选的，所述通信与网络连接系统还可以包括无线基站连接接口。
本发明所述的变电站智能环境控制系统的有益效果为：不仅能大大改善变电站设备的运行条件和运行环境，提高电力设备运行的可靠程度，还能显著地降低能耗和减少排放，实现变电站设备按装空间的局部小气候的改造，为变电站电气设备的诸多运行环境问题提供一体化的解决方案和优良的综合治理效能，比如：大功率设备运行所需的通风散热、保护电气绝缘所必要的防水防潮、防止电气故障所要求的防尘防污、确保工作人员与设备安全所必要的防火排毒等。另外，本发明及其衍生产品在石油、化工、冶金、铁道等广阔领域均蕴含着巨大的应用潜力和发展前景。
附图说明
图1是发明变电站智能环境控制系统的电路结构框图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明变电站智能环境控制系统的电路结构框图。
一种变电站智能环境控制系统，包括中央控制系统1，以及安装在变电站室内并与中央控制系统相连接的温度控制系统2、湿度与保温控制系统3、空气洁净度控制系统4、火情判定与控制系统5、测量与警告控制系统6、通信与网络连接系统7。其中中央控制系统1主要由中央微处理器及相关电路构成，负责对各系统的信号处理和管理。另外，在一些有人工作的变电站场所，如控制室等，还可以包括辅助空调启动系统8，即包括空调，当室内温度达到相应定值时控制其启动。下面对各系统进行描述。
一、所述温度控制系统2包括温度传感器、智能控制器和风机，温度传感器采集封闭空间上部或出风口的温度信息，通过智能控制器建立反馈机制，并与中央控制系统连接，自动控制风机的出力与启闭。
具体可以通过建立控制算法实现，以下为控制算法举例：
①设定一个上限值作为风机满负荷运转的阈值；设定一个下限值，作为风机停止或最低转速运行的阈值。将上、下限值之差转换成电流模拟量对应的数值，根据出风口实测温度输出相应的数值控制变频器改变风机转速；
②设定一个告警值1作为超温告警的阈值，超过这个值输出告警；
③设定一个告警值2作为火情监测的辅助判据；
④各设定值应考虑足够的返回系数。
二、所述湿度与保温控制系统3，通过调节环境控制系统的进风量、室内空气内/外循环切换的手段来改变空气温度，通过改变空气温度来改变相对湿度；当室内温度持续低于低温值时，通过切换为内循环工作方式进行保温。
空气的湿度通常以相对湿度来加以表征和度量的。而相对湿度是空气含湿量和空气温度两个变量的函数。改变空气的含湿量和温度都可以达到调节相对湿度的目的。常规的降湿措施是采用除湿机，通过降低空气的含湿量来降低相对湿度。但这种方式效率很低，不仅要消耗能源，还存在除湿的同时会降低空气温度，在降低相对湿度的效能上产生部分抵消作用的问题。因此，本系统将采用第二种方法，即通过调节空气温度来改变相对湿度。采用这种方法是基于以下考虑：
①降湿效果显著。计算与实验表明，如果空气温度在25℃时湿度达到饱和状态，只要将空气温度提高5℃左右，即可将相对湿度降到70%附近；
②实现相对容易。由于环境控制系统具有风量调节功能，只要在湿度超标的情况下减小或关闭进风量，将户内空气流动方式改为“内循环”，依靠电气设备自身的发热，可在较短的时间内提高空气温度而无须消耗额外的能源；
③现实条件允许。气象数据表明，在湿度较高的情况下，户外环境温度不会太高。以江南地区为例，在空气湿度最高的梅雨季节，气温通常在25℃～30℃左右。此时将户内温度提高5℃左右将不会对电气设备运行产生影响。
另外，当室内温度持续低于低温值时，需切换为内循环工作方式进行保温。以减少温度变化幅度，提高均衡性。至于切换条件，可以在系统中设定，比如满足下列条件时，系统切换至内循环方式并输出相应事件信息：
①当室内的相对湿度大于设定值且室外湿度大于等于室内湿度；
②当室内温度连续48小时（可调）低于低温值。
三、所述空气洁净度控制系统4，通过对进入室内的空气进行过滤、通过风机运转保持室内对室外有一个较小的正压差来保持室内空气洁净度。
保持室内空气洁净有两个重要条件，一个是进入室内的空气应经过过滤。二是保持室内对室外有一个较小的正压差。在风机启动的情况下，这个正压差始终是存在的。但在风机停止的情况下，这个正压差将不复存在。因此可考虑以下控制方式：设置一个风机的最低转速。使风机始终处于运行状态。但此方式会增加一些能耗。
四、所述火情判定与控制系统5包括烟雾传感器、温度传感器、外部报警或联动输入系统，通过烟雾传感器、温度传感器的感知，通过中央控制系统的控制，启动外部报警或联动输入系统，实施关闭防火隔离阀窗、给出火情告警、风机停机、联动输出的动作。
在一些较低电压等级的小型变/配电站里，一般不设专门的消防告警系统，此时本系统可以弥补这一不足。在较大规模的变电站里虽然设有专门的消防告警系统，但可靠性不足，误报率较高。此时本系统可作为冗余配置，其监测与动作结果可互相印证。以提高动作准确性。
五、所述测量与警告控制系统6包括变频器故障告警、风机故障告警、电源故障告警、系统异常及故障告警、温度超限告警、烟雾告警、火情告警、防火隔离阀窗、出风口阀窗及上部天窗失灵或拒动告警、过滤袋堵塞告警、浸水预警与告警。
变频器故障告警，判别条件为：通过控制器输出为1和有变频器故障输入；
风机故障告警，判别条件为：通过控制器输出为1和有风机故障输入；
电源故障告警，判别条件为：通过电源监视模块输出为1和有电源开关跳闸输入；
系统异常及故障告警，判别条件为：系统自检发现错误，有变频器故障输入和有风机故障输入；
温度超限告警，判别条件为：系统测量到室内平均温度>室内允许最高温度；
烟雾告警，判别条件为：任一烟雾传感器有输出即引发烟雾告警；
火情告警，判别条件为：烟雾传感器有输出，环境温度高于极限值，有外部联动输入；
防火隔离阀窗、出风口阀窗及上部天窗失灵或拒动告警，判别条件为：控制输出后一段时间无状态返回；
过滤袋堵塞告警，判别条件为：差压开关动作延时一段时间无返回；
浸水预警与告警，在变电站电缆层等较低部位或地下变电站里，有可能因建筑物渗漏水、恶劣气象条件等原因，发生浸水现象。在设备浸水受潮引发故障之前很难加以发现，故需要对浸水现象进行监测。为防止误报，提高告警准确性，可考虑在需监测部位不同高度安装两个浸水传感器。判别条件为：仅有低位浸水传感器动作时发出“浸水预警”信息；低、高位浸水传感器先后动作时给出“浸水告警”信息。
优选的，根据实际情况，所述测量与警告控制系统6还可以包括水位及水泵监测、SF6告警、有毒气体告警中的一种或多种。
水位及水泵监测：在汛期，用户需要随时掌控变电站水位及水泵工作状态，及时发现问题并作出反应。目前通常配备的水泵自动控制装置不具备信息远传功能。因此需要解决以下问题：水位信息通过召唤上传、发现水位高于上限时给出告警信号、判明水泵故障或异常时给出告警信号。考虑到变电站水泵大多装有根据水位自动控制启动的装置，设置遥控功能意义不大。故本系统不设水泵遥控功能。
SF6告警：由SF6监测仪输入，达到定值后告警。
有毒气体告警：由气体监测仪开关量输入后告警。
六、所述通信与网络连接系统7包括以太网连接口、系统主机与从机通信接口、控制器与人机界面模块通信接口、控制器与短信模块通信接口。
优选的，所述通信与网络连接系统7还可以包括无线基站连接接口。
Claims (10)
1.一种变电站智能环境控制系统，其特征在于：包括中央控制系统（1），以及安装在变电站室内并与中央控制系统相连接的温度控制系统（2）、湿度与保温控制系统（3）、空气洁净度控制系统（4）、火情判定与控制系统（5）、测量与警告控制系统（6）、通信与网络连接系统（7）。
2.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：还包括辅助空调启动系统（8），包括空调，室内温度达到相应定值时控制其启动。
3.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述温度控制系统（2）包括温度传感器、智能控制器和风机，温度传感器采集封闭空间上部或出风口的温度信息，通过智能控制器建立反馈机制，并与中央控制系统连接，自动控制风机的出力与启闭。
4.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述湿度与保温控制系统（3），通过调节环境控制系统的进风量、室内空气内/外循环切换的手段来改变空气温度，通过改变空气温度来改变相对湿度；当室内温度持续低于低温值时，通过切换为内循环工作方式进行保温。
5.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述空气洁净度控制系统（4），通过对进入室内的空气进行过滤、通过风机运转保持室内对室外有一个较小的正压差来保持室内空气洁净度。
6.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述火情判定与控制系统（5）包括烟雾传感器、温度传感器、外部报警或联动输入系统，通过烟雾传感器、温度传感器的感知，通过中央控制系统的控制，启动外部报警或联动输入系统，实施关闭防火隔离阀窗、给出火情告警、风机停机、联动输出的动作。
7.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述测量与警告控制系统（6）包括变频器故障告警、风机故障告警、电源故障告警、系统异常及故障告警、温度超限告警、烟雾告警、火情告警、防火隔离阀窗、出风口阀窗及上部天窗失灵或拒动告警、过滤袋堵塞告警、浸水预警与告警。
8.如权利要求6所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述测量与警告控制系统（6）还包括水位及水泵监测、SF6告警、有毒气体告警中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述通信与网络连接系统（7）包括以太网连接口、系统主机与从机通信接口、控制器与人机界面模块通信接口、控制器与短信模块通信接口。
10.如权利要求9所述的变电站智能环境控制系统，其特征在于：所述通信与网络连接系统（7）还包括无线基站连接接口。
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