0  引言

    隨著國民經(jīng)濟和電網(wǎng)的飛速發(fā)展,，各電壓等級的變電站數(shù)量不斷增長,，為節(jié)約寶貴的土地資源，減少噪聲等,，變電設施設計越來越多地采用地下布置方式,。地下變電站優(yōu)點明顯，由于其建設于地下,，不占用地面土地資源,，可以節(jié)省大量城市建設用地，同時與周圍市政環(huán)境保持協(xié)調(diào),，在城市電網(wǎng)中得到越來越多的應用,。

    地下變電站由于處于地下，站內(nèi)潮濕,、高溫,、站內(nèi)水位、有毒氣體積聚等問題顯得尤為突出,，使得變電設備發(fā)生故障概率升高,，存在嚴重安全隱患。隨著變電站投運年限的增加，變電站室內(nèi)的環(huán)境問題會越來越嚴重^[1-2],。

    傳統(tǒng)的變電站環(huán)境調(diào)控方式大多是從單一角度出發(fā),，無法對站內(nèi)所有環(huán)境要素進行系統(tǒng)性和綜合性調(diào)控^[3]。因此,，需要在安全可靠的前提下,，綜合性、系統(tǒng)性地進行技術優(yōu)化,，達到一體化,、智能化、系統(tǒng)化解決各種環(huán)境問題,。

    本文提出的地下變電站運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)通過優(yōu)化和改善變電站設備所處環(huán)境的小氣候,，自動跟蹤環(huán)境溫濕度變化，進行動態(tài)跟蹤控制,，以適應設備負荷變化引起的發(fā)熱量變化以及環(huán)境溫度變化,，為設備營造一個干燥、潔凈,、溫度適宜的運行環(huán)境,。

1  運行環(huán)境對地下變電站設備運維影響

1.1  濕度因素

    濕度是影響電氣設備正常運行的重要因素。一方面開關設備中多處（如母排）依靠空氣絕緣,，濕度過高,，將使空氣的絕緣性能降低；另一方面空氣中的水分附著在絕緣材料表面,，使電氣設備的絕緣電阻降低,，特別是使用年限較長的設備，由于內(nèi)部有積塵吸附水分,，潮濕程度將會更嚴重,，導致絕緣電阻更低，設備的泄露電流大大增加,，甚至造成絕緣擊穿,，發(fā)生事故^[4]。

    圖1為依據(jù)浦東供電公司4個典型地下變電站2017年3月~8月地下三層濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)所繪制的曲線圖,。從圖中可知,，4個地下變電站整體濕度較高，特別是在6月份梅雨季節(jié),，濕度明顯升高,。

1.2  溫度因素

    由于設備內(nèi)部損耗使設備具有一定的溫度，如果周圍環(huán)境溫度過高或空氣流動性差,，使設備的熱量不能及時散開,，將會使設備因過熱跳閘,，甚至燒壞設備。對于自動化程度較高的地下變電站,，室溫過高會影響站內(nèi)各類電子設備穩(wěn)定運行,。

    圖2為根據(jù)浦東供電公司4個典型地下變電站2017年3月~8月地下三層溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)所繪制的曲線圖。從圖中可知,，4個地下變電站整體溫度不高,。

1.3  視頻監(jiān)控

    傳統(tǒng)變電站雖已實現(xiàn)無人值守，但由于缺少相關監(jiān)控手段,，對站內(nèi)運行環(huán)境及設施設備情況監(jiān)控效率不高,，運維成本較大,。

1.4  消防因素

    消防安全是變電站運行安全的重要一環(huán),。地下變電站由于結構復雜、大型機械難以進出等原因,，事故處理時間較傳統(tǒng)變電站更久,，一旦發(fā)生火災將造成嚴重后果。因此在地下變電站中增強消防監(jiān)控水平尤為關鍵,。

1.5  SF6因素

    為有效利用空間,，地下變電站多采用SF6充氣設備。具有滅弧能力強等特點的同時,，SF6氣體存在泄漏風險,，一方面嚴重影響設備運行安全，另一方面威脅運維人員安全,。

1.6  水位因素

    地下變電站受環(huán)境因素影響,，電纜層積水的風險突出。電纜層積水影響設備安全運行^[5],。

2  變電站運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)設計研究

2.1  變電站運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)總體架構

    基于上述環(huán)境因素對地下變電站所產(chǎn)生的影響,，本文搭建變電站運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)總體架構。系統(tǒng)通過溫濕度檢測單元,、有毒有害氣體濃度檢測單元,、現(xiàn)場通信管理機、電機智能驅動,、后臺調(diào)控系統(tǒng)及相關接口軟件,，將各功能子模塊進行組合。其中,，各類環(huán)境信息由各自安裝在相應位置的監(jiān)測探頭測得,。各系統(tǒng)連接如圖3所示。

    地下變電站運行環(huán)境智能調(diào)控中心將視頻調(diào)控,、溫濕度監(jiān)測,、SF6監(jiān)測,、技防報警主機、火災報警主機等一系列監(jiān)測系統(tǒng)收集到的環(huán)境信息匯總處理,，然后上報變電站/區(qū)域控制中心等上級控制單元,。

2.2  參數(shù)檢測單元

    參數(shù)檢測單元由安裝在開關室、保護室等設備室需要檢測位置的墻壁,、開關柜上的溫濕度,、SF6密度檢測元件、智能遠程紅外遙控器,、遠程智能I/O模塊,、開關量采集模塊構成?？刂圃鶕?jù)設備室調(diào)控設備性能配置組建,，可以進行數(shù)據(jù)信息與通信管理機雙向數(shù)據(jù)傳輸。其結構框圖如圖4所示,。

2.3  通信控制單元

    通信控制單元可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時判斷,、裝置故障信息處理及數(shù)據(jù)實時傳輸通信管理，通信控制器可與各類變送器,、遠程智能I/O模塊,、開關量采集模塊進行通信，也可與其他的智能設備通信,。通信控制單元負責接收各檢測單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息,，計算處理后控制所轄除濕、降溫,、排風系統(tǒng),，并將設備運行情況、現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)上傳調(diào)控系統(tǒng),。其結構框圖如圖5所示,。

2.4  后臺調(diào)控單元

    后臺調(diào)控數(shù)據(jù)處理采用OPC技術可方便實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，進行遠程控制監(jiān)視,、數(shù)據(jù)存儲,、故障信息記錄、數(shù)據(jù)發(fā)布和相關報表等處理任務,。它由多個運行模塊組成,。運行模塊由兩部分構成：工具部分和在線運行管理部分。工具模塊可以在系統(tǒng)運行的同時進行制圖,、制表,、圖元編輯、數(shù)據(jù)庫生成,。在線運行模塊是系統(tǒng)運行時用于對系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測,、修改和調(diào)試進程,，包括實庫數(shù)據(jù)檢索、畫面調(diào)用,、歷史數(shù)據(jù),、運行登錄、系統(tǒng)管理,、系統(tǒng)檢測和功能模塊,。上述功能被集成于主控平臺之中，運行人員根據(jù)主控平臺的提示可啟動相應的功能模塊,，實現(xiàn)收集,、記錄、處理由前端計算機上傳的數(shù)據(jù),。

3  系統(tǒng)實用檢測

    選擇具有代表性的一座地下變電站安裝運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng),，對站內(nèi)環(huán)境進行全天候監(jiān)測與智能控制，如表1所示,。

    系統(tǒng)安裝前后站內(nèi)相關環(huán)境數(shù)據(jù)如表2所示,。

    連續(xù)跟蹤監(jiān)測表明,，安裝運行環(huán)境智能調(diào)控裝置后開關室內(nèi)設備運行環(huán)境有了顯著改善：站內(nèi)環(huán)境明顯干燥涼爽,，安裝前室內(nèi)風管和開關柜金屬部件上能夠見到凝露產(chǎn)生的水珠，安裝后凝露現(xiàn)象完全消除,；站內(nèi)溫濕度情況正常,；其他功能如視頻調(diào)控、水位調(diào)控,、SF6監(jiān)測等運行正常,；同時運維人員能夠隨時了解和查詢站內(nèi)工作狀態(tài)，有效減少變電站運維人員的工作量,，設備運行的可靠性,、穩(wěn)定性、安全性得到了較大提高,。

4  結束語

    本文研究了運行環(huán)境對地下變電站設備安全性,、可靠性的影響。通過對變電站現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)采集和調(diào)研,，分析高溫,、潮濕、站內(nèi)水位,、有毒氣體積聚等環(huán)境問題對地下變電站設備運維的影響,，基于調(diào)研分析的結果，充分利用變電站現(xiàn)有資源設計地下變電站運行環(huán)境智能調(diào)控方案,。采用基于傳感器,、無線通信的統(tǒng)一監(jiān)控平臺,，實現(xiàn)對變電站內(nèi)的溫濕度、SF6調(diào)控,、風機,、水位、視頻調(diào)控,、消防等生產(chǎn)輔助設備或系統(tǒng)的運行狀態(tài)等信息的采集和控制,，實現(xiàn)設備間的智能化聯(lián)動。通過選取典型地下變電站,，現(xiàn)場安裝運行環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng),，試驗表明本系統(tǒng)能夠有效改善地下變電站運行環(huán)境。

參考文獻

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作者信息:

邱名義,，方  略,，曲曉東，徐夢超,，謝  濤,，都泓蔚，龍  鵬

（國網(wǎng)上海浦東供電公司,，上海200120）