簡婷

安科瑞(rui)電氣(qi)股份有限(xian)公司 上海(hai)嘉定 201801

    開關(guan)室(shi)是(shi)電(dian)(dian)(dian)廠、變電(dian)(dian)(dian)站等設備(bei)集中的(de)地方(fang),尤其是(shi)裝(zhuang)(zhuang)有SF6設備(bei)的(de)開關(guan)室(shi),平時因(yin)為通(tong)風(feng)不良可能會缺氧或因(yin)設備(bei)中SF6氣(qi)體(ti)泄漏(lou)而污染室(shi)內環(huan)境(jing),使進入開關(guan)室(shi)進行巡視、檢修的(de)工(gong)作人員的(de)健康甚至生命受(shou)到嚴重威(wei)脅,給(gei)電(dian)(dian)(dian)力安全(quan)運行帶來(lai)隱(yin)患。因(yin)此,國(guo)內《電(dian)(dian)(dian)業(ye)安全(quan)工(gong)作規(gui)程(cheng)》特(te)別(bie)規(gui)定,在相(xiang)關(guan)場所(suo)安裝(zhuang)(zhuang)氧氣(qi)和(he)SF6檢測(ce)報(bao)警(jing)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi),并(bing)安裝(zhuang)(zhuang)必(bi)要(yao)的(de)通(tong)風(feng)換氣(qi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。同時,從環(huan)保的(de)角度(du)(du)來(lai)考慮,在電(dian)(dian)(dian)廠、變電(dian)(dian)(dian)站、高壓開關(guan)廠等相(xiang)關(guan)場所(suo)也有必(bi)要(yao)安裝(zhuang)(zhuang)SF6檢測(ce)報(bao)警(jing)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。因(yin)此,設計一套(tao)集SF6濃度(du)(du)、氧氣(qi)含量(liang)、溫度(du)(du)、濕度(du)(du)等參數為一體(ti),同時具備(bei)自動控制(zhi)現場排風(feng)扇進行排風(feng)功能的(de)SF6環(huan)境(jing)監測(ce)系統是(shi)十分必(bi)要(yao)的(de)。

1系統組(zu)成及(ji)功能

1.1幾種(zhong)SF6氣體濃度檢測方法的比較

空氣(qi)中微量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)SF6氣(qi)體濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)是(shi)比較困難(nan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),以(yi)前所采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)主(zhu)要有:紅外吸收法(fa)(fa)、放(fang)(fang)射(she)(she)源(yuan)型電(dian)(dian)子捕獲(huo)檢(jian)(jian)定(ding)(ding)器(qi)法(fa)(fa)、電(dian)(dian)火(huo)花(hua)電(dian)(dian)離法(fa)(fa)及半(ban)導(dao)(dao)體傳感(gan)器(qi)等(deng)方(fang)(fang)法(fa)(fa)。紅外吸收法(fa)(fa)和放(fang)(fang)射(she)(she)源(yuan)型電(dian)(dian)子捕獲(huo)檢(jian)(jian)定(ding)(ding)器(qi)法(fa)(fa)反應速度(du)快、靈(ling)(ling)敏度(du)較高,但價格昂貴,設備體積大;電(dian)(dian)火(huo)花(hua)電(dian)(dian)離法(fa)(fa)是(shi)放(fang)(fang)射(she)(she)源(yuan)型電(dian)(dian)子捕獲(huo)檢(jian)(jian)定(ding)(ding)器(qi)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡(jian)易型,即利用(yong)(yong)高頻電(dian)(dian)壓(ya)放(fang)(fang)電(dian)(dian)火(huo)花(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)取代放(fang)(fang)射(she)(she)源(yuan),而形成(cheng)一(yi)個(ge)了離子流(基(ji)流),而此(ci)基(ji)流在接觸到SF6等(deng)強(qiang)電(dian)(dian)負性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)資時(shi)會使(shi)其基(ji)流下降,從而檢(jian)(jian)測(ce)出SF6氣(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)。此(ci)種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)靈(ling)(ling)敏度(du)高、非線性(xing),容易受空氣(qi)中其他物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(如(ru)水分)及溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),尤其是(shi)放(fang)(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔蝕現象,使(shi)其產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)流很不(bu)穩定(ding)(ding)。因此(ci),此(ci)方(fang)(fang)法(fa)(fa)常(chang)用(yong)(yong)于便(bian)攜(xie)式鹵族元素及其化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)漏使(shi)用(yong)(yong),半(ban)導(dao)(dao)體傳感(gan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)(fa)靈(ling)(ling)敏度(du)較低,溫(wen)度(du)、濕度(du)等(deng)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)非常(chang)大,穩定(ding)(ding)性(xing)差(cha),因此(ci)應用(yong)(yong)較少。上述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)都(dou)是(shi)物(wu)(wu)(wu)(wu)理方(fang)(fang)法(fa)(fa),并且這幾種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)都(dou)有一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)點,所以(yi)上述幾種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)都(dou)沒(mei)有被(bei)廣泛(fan)應用(yong)(yong)。

近幾年(nian)發(fa)展起(qi)來(lai)的(de)電(dian)化學(xue)傳感(gan)器(qi)檢測(ce)(ce)(ce)技術逐漸成熟,并且由(you)(you)于電(dian)化學(xue)傳感(gan)器(qi)具(ju)有靈敏度高、線(xian)性(xing)范圍(wei)寬(kuan)、穩(wen)定(ding)性(xing)好、使(shi)用(yong)壽命長、價格低等(deng)(deng)優(you)點,使(shi)其(qi)在氣(qi)體(ti)檢測(ce)(ce)(ce)方面得到了廣泛的(de)應用(yong)。但是(shi),由(you)(you)于SF6氣(qi)體(ti)的(de)分子結構穩(wen)定(ding),無(wu)法使(shi)用(yong)電(dian)化學(xue)傳感(gan)器(qi)直接對其(qi)進行測(ce)(ce)(ce)量(liang),因此,系統采用(yong)熱(re)裂(lie)解(jie)-電(dian)化學(xue)復合檢測(ce)(ce)(ce)技術。由(you)(you)儀(yi)器(qi)內置的(de)吸(xi)(xi)氣(qi)泵(beng)使(shi)SF6氣(qi)體(ti)吸(xi)(xi)入儀(yi)器(qi)并通過熱(re)裂(lie)解(jie)器(qi)使(shi)其(qi)發(fa)生(sheng)裂(lie)解(jie)反(fan)應,其(qi)分*產物與空氣(qi)中(zhong)的(de)氧氣(qi)、水等(deng)(deng)化合后(hou)生(sheng)成二(er)次產物,利用(yong)電(dian)化學(xue)傳感(gan)器(qi)檢測(ce)(ce)(ce)其(qi)二(er)次反(fan)應的(de)生(sheng)成物就(jiu)可(ke)以達(da)到間(jian)接測(ce)(ce)(ce)量(liang)SF6氣(qi)體(ti)的(de)目的(de)。SF6濃(nong)度的(de)檢測(ce)(ce)(ce)就(jiu)是(shi)采用(yong)電(dian)化學(xue)傳感(gan)器(qi)進行設計的(de)。

1.2系統組(zu)成(cheng)

系統由監控主機、多功能控制(zhi)器(qi)(qi)、SF6氣體采集器(qi)(qi)、SF6濃度電化學傳感器(qi)(qi)、氧氣探測器(qi)(qi)、溫(wen)度變(bian)送(song)器(qi)(qi)、濕度變(bian)送(song)器(qi)(qi)、紅外傳感器(qi)(qi)等組(zu)成。

1.3系統功能

監控主機主要完成數(shu)據(ju)(ju)采(cai)集、數(shu)據(ju)(ju)顯示(shi)(shi)、報(bao)警數(shu)據(ju)(ju)存儲、發(fa)送(song)控制指令(ling)、報(bao)警指示(shi)(shi)、數(shu)據(ju)(ju)上傳、軟硬復(fu)位等功(gong)能,配(pei)備(bei)TFT64位真彩LCD液晶顯示(shi)(shi)屏(ping)、鍵盤操作面板、RS485總線接口(kou),具有靈(ling)活的人機交流功(gong)能。

多功能(neng)控制器(qi)(qi)控制SF6采(cai)集器(qi)(qi)中的氣(qi)泵及電(dian)磁閥,分時(shi)將各(ge)個通道(dao)的SF6氣(qi)體從現(xian)場抽到SF6采(cai)集器(qi)(qi)的氣(qi)室內,再由SF6濃(nong)度電(dian)化(hua)學(xue)傳感器(qi)(qi)的內置泵從氣(qi)室內吸入(ru)SF6氣(qi)體,采(cai)用熱裂解(jie)-電(dian)化(hua)學(xue)復合檢(jian)測(ce)技術(shu)對采(cai)集到的SF6氣(qi)體濃(nong)度進(jin)行(xing)分析,并將結果轉換為4～20mA的標準信號送到多功能(neng)控制器(qi)(qi),多功能(neng)控制器(qi)(qi)通過RS485總(zong)線(xian),將測(ce)量結果送到監控主機(ji)進(jin)行(xing)顯示、報警、存儲(chu)。

由于氧(yang)氣傳感(gan)(gan)器(qi)、溫度傳感(gan)(gan)器(qi)、濕度傳感(gan)(gan)器(qi)已經采用了(le)RS485總線的(de)通訊方式,因(yin)此配電(dian)室環境中的(de)氧(yang)氣含(han)量、溫度信號(hao)、濕度信號(hao)通過(guo)RS485總線直接(jie)與(yu)監控主機(ji)連接(jie),監控主機(ji)將對接(jie)收到的(de)信號(hao)進行分(fen)析判斷、顯示(shi)、報(bao)警、存儲。

2工作原理(li)

2.1監控主機的工作原理

監控主機是系統中一個重要組成部分,采用嵌入式操作(zuo)系統,大屏幕LCD液晶顯示屏,鍵盤操作(zuo)面(mian)板(ban),圖形界面(mian)友好,其控制流(liu)程如圖2所示。

監控(kong)主機(ji)依(yi)次與多功(gong)能控(kong)制器、氧氣(qi)探測(ce)器、溫(wen)度(du)(du)(du)變送器、濕(shi)度(du)(du)(du)變送器進(jin)行通(tong)(tong)(tong)訊,讀取各個通(tong)(tong)(tong)道SF6濃(nong)度(du)(du)(du)、氧氣(qi)含量、溫(wen)度(du)(du)(du)、濕(shi)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)數值,當監控(kong)主機(ji)檢測(ce)到(dao)配(pei)電(dian)室中某通(tong)(tong)(tong)道SF6氣(qi)體的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)(du)超(chao)過(guo)10-3時(shi),或(huo)(huo)者氧氣(qi)的(de)(de)(de)含量低于18%時(shi),系統將自動啟動排風扇進(jin)行排風,并(bing)發(fa)出SF6氣(qi)體濃(nong)度(du)(du)(du)超(chao)標(biao)或(huo)(huo)氧氣(qi)含量過(guo)低的(de)(de)(de)聲響報警,將SF6氣(qi)體濃(nong)度(du)(du)(du)數值、氧氣(qi)含量數值、通(tong)(tong)(tong)道位置等(deng)報警信息通(tong)(tong)(tong)過(guo)RS485總線或(huo)(huo)網絡傳輸的(de)(de)(de)方(fang)式,傳送到(dao)有關負(fu)責人及(ji)維修(xiu)人員(yuan)的(de)(de)(de)辦公室,提示工(gong)作(zuo)人員(yuan)進(jin)行及(ji)時(shi)的(de)(de)(de)維修(xiu),避免產(chan)生重大的(de)(de)(de)生產(chan)事故,同(tong)時(shi)提示進(jin)入配(pei)電(dian)室工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)人員(yuan)作(zuo)好(hao)防護措施。

同時(shi)(shi)(shi),為了保(bao)持(chi)SF6配電室(shi)中的(de)空氣*通,還專門(men)設(she)計了定(ding)(ding)時(shi)(shi)(shi)自動(dong)啟動(dong)排(pai)(pai)(pai)(pai)風扇(shan)(shan)的(de)功能(neng)(neng),即工作人(ren)(ren)員(yuan)可以根據需要,自行設(she)定(ding)(ding)幾個時(shi)(shi)(shi)間點,當設(she)定(ding)(ding)的(de)時(shi)(shi)(shi)間到(dao)時(shi)(shi)(shi),系統將自動(dong)啟動(dong)排(pai)(pai)(pai)(pai)風扇(shan)(shan)排(pai)(pai)(pai)(pai)風,并且每次排(pai)(pai)(pai)(pai)風的(de)時(shi)(shi)(shi)間也(ye)可以根據需要設(she)定(ding)(ding)。為了*大程度地保(bao)護工作人(ren)(ren)員(yuan)的(de)身(shen)體(ti)健康,還設(she)定(ding)(ding)了手動(dong)開(kai)啟和停止排(pai)(pai)(pai)(pai)風扇(shan)(shan)的(de)手動(dong)開(kai)關,工作人(ren)(ren)員(yuan)可以根據需要隨時(shi)(shi)(shi)開(kai)啟和停止排(pai)(pai)(pai)(pai)風扇(shan)(shan)。另外,系統采用紅外傳(chuan)感器,無論什么時(shi)(shi)(shi)間,只(zhi)要有工作人(ren)(ren)員(yuan)進(jin)入SF6配電室(shi),紅外傳(chuan)感器都能(neng)(neng)夠感知到(dao),并且自動(dong)啟動(dong)排(pai)(pai)(pai)(pai)風扇(shan)(shan)進(jin)行排(pai)(pai)(pai)(pai)風,保(bao)護進(jin)入現場(chang)的(de)工作人(ren)(ren)員(yuan)生(sheng)命安(an)全。

2.2多(duo)功能(neng)控制器的工作原理(li)

2.2.1多功(gong)能控制(zhi)器的硬件(jian)設(she)計(ji)

多功能控(kong)制(zhi)器是系統(tong)中另一個(ge)重要的(de)組成部(bu)分,采用(yong)P89V51RD2單片(pian)機作為檢測、控(kong)制(zhi)的(de)核心,采用(yong)AD7705模數(shu)轉換器進行數(shu)據采集(ji),采用(yong)繼電(dian)器、電(dian)磁(ci)閥控(kong)制(zhi)采集(ji)通(tong)道的(de)切換,采用(yong)485總線方式(shi)進行通(tong)訊(xun)。其硬件結構框(kuang)圖如圖3所示。

2.2.2多(duo)功能(neng)控制器的(de)軟件設計

多功能(neng)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器循環(huan)檢測SF6的(de)(de)(de)濃(nong)度,進(jin)行A/D轉(zhuan)換,將數(shu)值轉(zhuan)換為數(shu)字量,保(bao)存在P89V51RD2單片(pian)(pian)機(ji)的(de)(de)(de)RAM中,并且P89V51RD2單片(pian)(pian)機(ji)的(de)(de)(de)串行口工作在中斷的(de)(de)(de)工作方式下,采(cai)用MAX485芯(xin)片(pian)(pian)與監(jian)控(kong)(kong)(kong)(kong)主機(ji)進(jin)行485通(tong)訊。當監(jian)控(kong)(kong)(kong)(kong)主機(ji)向(xiang)其發送(song)讀取數(shu)據的(de)(de)(de)命令時,多功能(neng)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器就將SF6濃(nong)度的(de)(de)(de)數(shu)值、通(tong)道(dao)的(de)(de)(de)信息、報警信息發送(song)到監(jian)控(kong)(kong)(kong)(kong)主機(ji);當設定的(de)(de)(de)通(tong)道(dao)采(cai)集時間到時,多功能(neng)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器通(tong)過(guo)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)繼電(dian)器、電(dian)磁閥、吸(xi)氣泵(beng)等設備(bei),完成通(tong)道(dao)的(de)(de)(de)切換和SF6氣體(ti)的(de)(de)(de)采(cai)集。

3安科瑞配電室環(huan)境監(jian)控(kong)系統

3.1概述

配電室綜合監(jian)控(kong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)包括智能(neng)監(jian)控(kong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jian)控(kong)子系(xi)(xi)(xi)統(tong)（云臺球(qiu)機、槍機）、環境監(jian)測子系(xi)(xi)(xi)統(tong)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控(kong)制子系(xi)(xi)(xi)統(tong)（燈光、空調、除(chu)*機、風機、水泵）、門(men)禁監(jian)控(kong)子系(xi)(xi)(xi)統(tong)（讀卡器、開門(men)按鈕、磁力鎖）、安防監(jian)控(kong)子系(xi)(xi)(xi)統(tong)（雙鑒檢測器）。

3.2應(ying)用場所(suo)

適用于軌道(dao)交(jiao)通，工業，建(jian)筑，學校，商業綜(zong)合(he)體等35kV及以下(xia)用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護(hu)。

3.3系統(tong)結構

3.4系(xi)統功(gong)能

3.4.1實時(shi)監測

能夠顯示配(pei)電室(shi)設備的運行狀態，實(shi)時監測配(pei)電室(shi)環境參數信息，實(shi)時顯示有關故障、告警等信息。

3.4.2數據(ju)查詢(xun)

在(zai)人機界(jie)面中，可以直接查看配電室中各個(ge)設備的運(yun)行數據。

3.4.3曲(qu)線(xian)查(cha)詢

可以直接查(cha)看各電參量曲線。3.4.4運行報表

查(cha)詢配電室內設備的運行數據報(bao)表。

3.4.5實時告警(jing)

具有實(shi)時告(gao)警功能，系統能夠對配電室(shi)溫度、濕(shi)度、有害氣體、設(she)備故障(zhang)或通(tong)信故障(zhang)等事件發出(chu)告(gao)警。

3.4.6歷史事件查(cha)詢

能夠對產生的所有(you)事件記錄(lu)進行存(cun)儲(chu)和(he)管理(li)，方便用戶對系統(tong)事件和(he)進行歷史追溯、查詢統(tong)計、事故分析。

3.4.7用(yong)戶(hu)權限管理

設(she)置了用(yong)戶權限管理功能，可以定義(yi)不同級別(bie)用(yong)戶的登錄名、密碼及(ji)操作權限。3.4.8網絡(luo)拓撲圖

支(zhi)持實時(shi)監視并診斷(duan)各設備(bei)的通(tong)訊(xun)狀(zhuang)態，能夠(gou)完整的顯示整個(ge)系統(tong)網絡(luo)結構。

3.4.9遙控功能

可(ke)以對整個配(pei)電系統范圍(wei)內的(de)設備進行遠程遙控操作(zuo)。

3.5系(xi)統硬件(jian)配置(zhi)

4結束語

實現高壓開(kai)(kai)關配(pei)電(dian)室環(huan)境中SF6氣體(ti)的(de)監測,對電(dian)力行業、高壓開(kai)(kai)關生(sheng)產廠(chang)家(jia)的(de)安全生(sheng)產,保障現場工作(zuo)人員(yuan)的(de)身體(ti)健康,都有著重要的(de)意(yi)義。隨著國內工業的(de)不斷發展,電(dian)力的(de)需求也必(bi)(bi)將(jiang)迅速增加,必(bi)(bi)然會新建更多的(de)電(dian)廠(chang)、變電(dian)站,高壓開(kai)(kai)關配(pei)電(dian)室SF6環(huan)境監測系統必(bi)(bi)然有廣泛(fan)的(de)應用前景(jing)。

作者簡介：簡婷，女(nv)，本科，現就職于安科瑞電(dian)氣股份有限公司