CN106681409A - 一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法，包括安装在端子箱内部的温湿度控制器和加热器，所述温湿度控制器分别与设置在端子箱内部的温湿度传感器B和设置在端子箱外部的温湿度传感器A电连接，温湿度控制器的控制单元与加热器电连接；温湿度控制器与计算机连接，计算机连接有打印、记录、通讯和报警器件。方法包括同时测量端子箱箱内、箱外温湿度信息，随机启动或关闭加热器，破坏产生端子箱空气凝露的凝露点的条件，主动防凝露，在凝露可能发生之前就进行控制；通过计算机可对变电站各端子箱的温湿度实时检测、温湿度控制、超限报警、记录和数据存储、查询。该系统能够结合天气预报，预设置加热时间，有效的防止凝露的发生。

Description

一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种变电站端子箱监控系统，特别是一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法。

背景技术

户外端子箱在变电站起着动力、控制、测量和保护作用。变电站户外端子箱对于提高二次回路的绝缘和电气性能，防止因二次回路绝缘和老化问题引发的各种缺陷与异常，确保主设备及其系统安全运行具有重要意义。

在昼夜温差大且空气潮湿的地方，空气中的水分遇冷，通常就会凝结成小水珠。户外端子箱经过白昼太阳的暴晒以及内部电器的发热，深夜时柜体箱壁温度下降，柜体内潮湿的热空气碰到冰冷的箱壁形成了凝露。水珠可能凝结在户外端子箱柜体内的顶部和内壁，凝结的水珠在重力的作用下，就会滴落至正在运行的端子排上。户外端子箱一旦受潮严重，将导致端子箱内的运行环境变差，进而使得交直流回路对地绝缘电阻降低，造成二次回路接地或短路，这将造成保护误动或拒动等，甚至造成断路器的误动，危害极大。另外，当发现户外端子箱受潮严重后，还需要冒着极大的安全风险更换端子排或端子箱，甚至将所涉设备和回路停电，同样存在着严重的事故隐患。因此，加强对户外端子箱的日常温湿度控制(除湿、防潮处理)就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于设计一种变电站端子箱温湿度控制系统及控制方法，可以实时对变电站端子箱的温湿度进行控制、显示、记录、报警等，使端子箱不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

一种变电站端子箱温湿度控制系统，包括安装在端子箱内部的温湿度控制器和加热器，所述温湿度控制器分别与设置在端子箱内部的温湿度传感器B和设置在端子箱外部的温湿度传感器A电连接，温湿度控制器的控制单元与加热器电连接；温湿度控制器与计算机连接，计算机连接有打印、记录、通讯和报警器件。

进一步地，所述温湿度控制器包括中央处理器，中央处理器分别连接控制单元和接收单元；所述接收单元分别连接温湿度传感器A和温湿度传感器B，所述控制单元连接加热器控制加热器的启闭。

进一步地，所述中央处理器采用CH372芯片，设置有与计算机相连的RS485接口。

进一步地，温湿度控制器将变电站端子箱温湿度实时监测数据和加热器实时工作情况存储到数据库中，并通过计算机外设部件在客户端机查询、分析和操作。

进一步地，所述加热器箱体采用铝合金散热板型材，在加热器箱体内设有镍铬合金电热丝。

进一步地，所述加热器采用220伏交流电源，直接从端子箱的电接点端子上引入，连接到温湿度控制器中的控制单元的继电器。

相应地，本发明实施例提供了一种变电站端子箱温湿度控制方法，包括下述步骤：

步骤1:在端子箱外部设置温湿度传感器A、内部设置温湿度传感器B和加热器；

步骤2:通过温湿度传感器B、温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度，根据采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点T_d，并且计算当前时间范围的露点平均值T_d’，作为端子箱内部空气的凝露点；

步骤3:计算机判断端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:若端子箱温度会导致凝露，则温湿度控制器启动加热组件；否则，重复步骤2-3。

进一步地，根据所采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点T_d，通过下述步骤实现：

1)空气的饱和水蒸汽压E_s：

E_s＝6.11×10^{[7.5×t/(237.3+t)]}

式中：E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；t-空气温度，℃；

2)由空气的饱和水蒸汽压E_s得到空气的水蒸汽压e：

e＝f×E_s

式中：e-空气的水蒸汽压，hpa；f-空气的相对湿度，％；E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；

3)进而得到端子箱空气凝露的凝露点T_d：

T_d＝237.3/[7.5/log(e/6.11)-1]

式中：T_d-空气凝露的凝露点T_d，℃；e-空气的水蒸汽压，hpa。

本发明实施例提供的另一种变电站端子箱温湿度控制方法，包括下述步骤：

步骤1:首先对系统进行标定，建立天气气温预报数据库；

步骤2:设定端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d’；

步骤3:根据天气气温预报数据库提供的当日环境温湿度数据，以及通过温湿度传感器B、温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度t、湿度和端子箱外环境温度T，与导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d’对比，判定端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:如果会导致凝露，温湿度控制器定时启动加热组件，直至箱外温度不会导致凝露发生为止；

步骤5:如果不会导致凝露，重复步骤3-4，直至满足要求。

进一步地，所述温湿度控制器定时启动加热组件条件为：

1)将端子箱内的露点平均值T_d’与端子箱内部温度t和端子箱外环境温度T进行对比，若0＜t-T_d’≤2，且T-t＜0，则按步骤2)进行控制；若当天天气预报获得某时段环境温度将低于T_d’，则按步骤3)进行控制；

2)控制模块控制加热器的控制电路启动，在t-Td≥3℃时加热器停止加热；

3)设置控制模块控制加热器的控制电路在相应的时间段启动，在t-T_d’≥3℃时加热器停止加热。

本发明的有益效果是：变电站端子箱温湿度控制装置通过温湿度控制器连接温湿度传感器A和温湿度传感器B，同时测量端子箱箱内、箱外温湿度信息，并将该信息传输至计算机，可以计算出箱内露点，然后根据箱内、箱外温湿度之间的差，进行条件判决；通过温湿度控制器随机启动或者关闭加热器，破坏露点产生的条件，主动防凝露，在凝露可能发生之前就进行控制，得到最佳控制效果；并通过计算机及网络可实现对变电站各端子箱的温湿度数据进行24小时的不间断的检测、温湿度控制、超限报警、记录和数据存储、查询。

本发明的网络系统可以把办公区内网计算机与变电站建成一个远距离共享网络，可以在远端监控变电站端子箱内湿度、温度、加热器工作情况和环境温度。

本发明的方法通过环境温度、端子箱内部温度和湿度的实时测量，端子箱中空气露点进行计算，控制加热器；结合天气预报，预设置加热时间，有效的防止凝露的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明温湿度控制器示意图；

图3为本发明温湿度控制方法流程图。

图中：1-温湿度传感器A；2-温湿度传感器B；3-温湿度控制器；4-加热器；5-端子箱；6-计算机；7-计算机外设部件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明变电站端子箱温湿度控制系统，包括安装在户外端子箱5内部的温湿度控制器3和加热器4，温湿度控制器3分别与设置在端子箱5箱内的温湿度传感器B2和设置在端子箱5箱外的温湿度传感器A1电连接，可以同时采集端子箱5箱内和箱外的温度和湿度信息，温湿度控制器3的控制单元与加热器4连接，通过控制单元的控制执行元件对加热器4的电源通断进行控制，从而控制加热器3的加热或者关闭加热；温湿度控制器3与计算机6通过RS485接口，使用电缆连接，计算机外设部件7包括打印、记录、通讯和报警等器件。

如图2所示，温湿度控制器3安装在户外端子箱5箱内部，温湿度控制器3包括中央处理器和控制单元和接收单元，并设置有RS485接口，中央处理器采用CH372芯片。接收单元可以接收温湿度传感器A1和温湿度传感器B2的温湿度信息，控制单元可以打开或者关闭加热器4；温湿度控制器3同时采集端子箱5箱内、箱外的温度和湿度信息，通过中央处理器对该信息进行比对，根据程序事先设定的温差调节方法，启动控制单元的控制执行元件动作，从而控制加热器4的加热打开或者加热关闭，使端子箱3箱内温度始终比端子箱3箱外的温度高1—3℃，使之不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。同时可以设定温湿度的限定值，根据设定自动启动或者关闭加热器4加热和除湿。

另外，加热器4采用专用的铝合金散热板型材和优质镍铬合金电热丝，具有体积小、外形美观、散热均匀、热传导快、散热面积大、寿命长等优点，从而保证了配套电力设备的产品可以长期可靠的工作。

加热器4和温湿度控制器3的电源可以从端子箱5内部电接点端子上引入，本发明中，加热器4采用220伏交流，直接从端子箱5的电接点端子上引入，通过温湿度控制器3中的控制单元控制执行元件即继电器控制电路的开合；温湿度控制器3的芯片为直流4伏电源由计算机直接提供。

计算机6作为变电站监控计算机，放置在变电站监控室内，与变电站系统的局域网连接；温湿度控制器3与计算机6分别带有RS485接口，通过电缆连接，计算机6与温湿度控制器3之间通过RS485接口可以实现数据通讯，通过计算机6可以对温湿度控制器3进行设置、控制、检测、显示；计算机6连接有计算机外设部件7，计算机外设部件7包括打印、记录、通讯和报警器件，可以打印、存储相关信息，通过报警器件可以对温湿度超限状态进行报警，通过通讯接口可以接入变电站系统局域网络，实现网上信息共享；计算机6还可以通过61850标准接口，方便接入数字化变电站。温湿度控制器3将变电站端子箱温湿度实时监测数据和加热器实时工作情况存储到数据库中，并通过计算机外设部件7在客户端机查询、分析和操作。

通过对温湿度控制器3增加温湿度信息采集点和控制输出，还可对10kV高压配电室多点温湿度实时监测，能对空调、除湿机、室内通风机进行自动控制。

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种变电站端子箱温湿度控制方法，包括下述步骤：

步骤1:在端子箱外部设置温湿度传感器A、内部设置温湿度传感器B和加热器；

步骤2:通过温湿度传感器B、温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度，根据采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点T_d，并且计算当前时间范围的露点平均值T_d’，作为端子箱内部空气的凝露点；

根据采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点T_d，具体为：

1)空气的饱和水蒸汽压E_s：

E_s＝6.11×10^{[7.5×t/(237.3+t)]}

式中：E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；t-空气温度，℃；

2)由空气的饱和水蒸汽压E_s得到空气的水蒸汽压e：

e＝f×E_s

式中：e-空气的水蒸汽压，hpa；f-空气的相对湿度，％；E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；

3)进而得到端子箱空气凝露的凝露点T_d：

T_d＝237.3/[7.5/log(e/6.11)-1]

式中：T_d-空气凝露的凝露点T_d，℃；e-空气的水蒸汽压，hpa；

步骤3:计算机判断端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:若端子箱温度会导致凝露，则温湿度控制器启动加热组件；否则，重复步骤2-3。

实施例2

一种变电站端子箱温湿度控制方法，见图3所示，给出了本发明实现变电站端子箱温湿度控制方法流程框图，包括下述步骤：

步骤1:首先对系统进行标定，建立天气气温预报数据库；

步骤2:设定端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d’；

步骤3:根据天气气温预报数据库提供的当日环境温湿度数据，以及通过温湿度传感器B、温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度t、湿度和端子箱外环境温度T，与导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d’对比，判定端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:如果会导致凝露，温湿度控制器定时启动加热组件，直至箱外温度不会导致凝露发生为止；

步骤5:如果不会导致凝露，重复步骤3-4，直至满足要求。

温湿度控制器定时启动加热组件条件为：

1)将端子箱内的露点平均值T_d’与端子箱内部温度t和端子箱外环境温度T进行对比，若0＜t-T_d’≤2，且T-t＜0，则按步骤2)进行控制；若当天天气预报获得某时段环境温度将低于T_d’，则按步骤3)进行控制；

2)控制模块控制加热器的控制电路启动，在t-Td≥3℃时加热器停止加热；

3)设置控制模块控制加热器的控制电路在相应的时间段启动，在t-T_d’≥3℃时加热器停止加热。

下面给出实施例1具体计算实例：

1.实时采集端子箱内温度、湿度和端子箱外环境温度，根据采集到的温度和湿度计算出端子箱空气凝露的最高温度(凝露点)，并且计算当前时间范围的露点平均值为10℃，则端子箱内部空气的凝露点为10℃；

2.检测到端子箱内部温度12℃，且端子箱外温度继续下降；

3.启动加热组件，直到箱内温度高于13℃。

实施例2具体计算实例：

1.设定端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度导致端子箱空气凝露的凝露点平均值Td，为10℃；

2.根据天气预报，若夜晚2时到5时天气温度在10℃或以下，通过温湿度传感器A、温湿度传感器B获得端子箱内部温度t为12℃、湿度和端子箱外环境温度继续下降；

3.控制模块控制加热器的控制电路启动，直到箱内温度高于13℃；

4.设置预约时间2时到5时启动加热器，直到箱内温度高于13℃。

以上所述给出了一个有限范围的实例对本发明做出了详细说明，不能认定本发明的实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，凡根据本发明精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，包括安装在端子箱(5)内部的温湿度控制器(3)和加热器(4)，所述温湿度控制器(3)分别与设置在端子箱(5)内部的温湿度传感器B(2)和设置在端子箱(3)外部的温湿度传感器A(1)电连接，温湿度控制器(3)的控制单元与加热器(4)电连接；温湿度控制器(3)与计算机(6)连接，计算机(7)连接有打印、记录、通讯和报警器件。

2.根据权利要求1所述的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述温湿度控制器(3)包括中央处理器，中央处理器分别连接控制单元和接收单元；所述接收单元分别连接温湿度传感器A(1)和温湿度传感器B(2)，所述控制单元连接加热器(4)，控制加热器(4)的启闭。

3.根据权利要求2所述的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述中央处理器采用CH372芯片，设置有与计算机相连的RS485接口。

4.根据权利要求2所述的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，温湿度控制器(3)将变电站端子箱温湿度实时监测数据和加热器实时工作情况存储到数据库中，并通过计算机外设部件(7)在客户端机查询、分析和操作。

5.根据权利要求1所述的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述加热器(4)箱体采用铝合金散热板型材，在加热器箱体内设有镍铬合金电热丝。

6.根据权利要求3所述的变电站端子箱温湿度控制系统，其特征在于，所述加热器(4)采用220伏交流电源，直接从端子箱(5)的电接点端子上引入，连接到温湿度控制器(3)中的控制单元的继电器。

7.一种变电站端子箱温湿度控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1:在端子箱外部设置温湿度传感器A、内部设置温湿度传感器B和加热器；

步骤2:通过温湿度传感器B和温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度，根据采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点Td，并且计算当前时间范围的露点平均值T_d，，作为端子箱内部空气的凝露点；

步骤3:计算机判断端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:若端子箱温度会导致凝露，则温湿度控制器启动加热组件；否则，重复步骤2-3。

8.根据权利要求7所述的变电站端子箱温湿度控制方法，其特征在于，根据所采集到的温度t和湿度f实测值计算出端子箱空气凝露的凝露点T_d，通过下述步骤实现：

1)空气的饱和水蒸汽压E_s：

E_s＝6.11×10^{[7.5×t/(237.3+t)]}

式中：E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；t-空气温度，℃；

2)由空气的饱和水蒸汽压E_s得到空气的水蒸汽压e：

e＝f×E_s

式中：e-空气的水蒸汽压，hpa；f-空气的相对湿度，％；E_s-空气的饱和水蒸汽压，hpa；

3)进而得到端子箱空气凝露的凝露点T_d：

T_d＝237.3/[7.5/㏒(e/6.11)-1]

式中：T_d-空气凝露的凝露点T_d，℃；e-空气的水蒸汽压，hpa；

4)得到当前时间范围的露点平均值T_d，：

T_d′＝(∑T_d)/n

式中：T_d，-空气凝露的平均凝露点T_d，，℃；T_d-空气凝露的凝露点Td，℃；n-当前时间范围测量的次数。

9.一种变电站端子箱温湿度控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1:首先对系统进行标定，建立天气气温预报数据库；

步骤2:设定端子箱内部温度、湿度和端子箱外环境温度导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d，；

步骤3:根据天气气温预报数据库提供的当日环境温湿度数据，以及通过温湿度传感器B、温湿度传感器A分别获得端子箱内部温度t、湿度和端子箱外环境温度T，与导致端子箱空气凝露的凝露点平均值T_d，对比，判定端子箱内部温度和端子箱外温度是否会导致凝露；

步骤4:如果会导致凝露，温湿度控制器定时启动加热组件，直至箱外温度不会导致凝露发生为止；

步骤5:如果不会导致凝露，重复步骤3-4，直至满足要求。

10.根据权利要求9所述的变电站端子箱温湿度控制方法，其特征在于，所述温湿度控制器定时启动加热组件条件为：

1)将端子箱内的露点平均值T_d，与端子箱内部温度t和端子箱外环境温度T进行对比，若0＜t-T_d，≤2，且T-t＜0，则按步骤2)进行控制；若当天天气预报获得某时段环境温度将低于T_d，，则按步骤3)进行控制；

2)控制模块控制加热器的控制电路启动，在t-Td≥3℃时加热器停止加热；

3)设置控制模块控制加热器的控制电路在相应的时间段启动，在t-T_d，≥3℃时加热器停止加热。