淺談電力系統(tǒng)中SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)

淺談電力系統(tǒng)中SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)

Summary：當前電力系統(tǒng)中在高壓、超高壓及特高壓電氣設備裝置上，廣泛采用了SF6氣體做為一次主設備的絕緣和滅弧介質，故SF6氣體壓力、溫度及密度等參數值的重要性尤為重要。以往傳統(tǒng)電氣設備上的氣體壓力顯示值均需電力運行值班人員去現場查看采集，以確保氣體壓力的數據及時性及整個系統(tǒng)的安全可靠性。本文闡述將電氣設備內的SF6氣體參數通過遠傳式SF6氣體密度繼電器，采用電氣自動化在線監(jiān)測遠傳系統(tǒng)，將現場電氣設備內的SF6氣體參數上傳至自動化室內的后臺控制機柜，自動在線監(jiān)測和顯示電氣設備內的氣體參數，并可提供氣體值的實時數據顯示、報警、閉鎖及數據推發(fā)等綜合功能，為電力運行人員節(jié)約了大量的人力和時間，目前部分先進的變配電站內已實現了無人值守，為電力系統(tǒng)的自動化提供了有力的技術保障。Keys：電氣自動化遠傳在線監(jiān)測智能化SF6氣體微水密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)采用可視化界面編程，直觀的數據操作界面，通過簡約的界面設計可以更加加強用戶的交互體驗?；诳梢暬亩鄻踊δ茉O計，易于理解的操作模式，使電氣設備內SF6氣體微水密度監(jiān)視系統(tǒng)變得易常操作與管理，內部集成功能強大的數據管理系統(tǒng)SQL為數據保存與記錄得到了更好的實現和應用。SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)效果拓樸圖如圖1所示：RS485集線器遠傳密度繼電器遠傳密度繼電器圖1：SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)效果拓樸圖遠傳密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)在數據通信管理方面，采用了分離式驅動設計，最大程度的與國內現有廠家保持高度兼容，例如許繼、南瑞、四方、南自、ABB、西門子等國際知名電氣設備廠家。在保證數據的兼容可操作性時，為客戶提供了數據向上一層路由數據的功能，充分完成了數據多途徑轉輸與多系統(tǒng)管理，實現數據的最大可視化與安全保障。SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)現場采用了遠傳式SF6氣體密度繼電器，進行對電氣設備內的SF6氣體參數采集,SF6電氣設備上的SF6氣體密度是以SF6氣體經溫度補償后的壓力來表示的，即以20℃時的壓力值來表示的。SF6氣體密度繼電器在額定壓力下工作，當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，SF6氣體的壓力也發(fā)生變化、SF6密度繼電器內部的溫度補償單元對變化的壓力進行修正，使其額定壓力示值不變，遠傳部分把壓力信號轉變RS485差模信號，進行遠距離傳送，在自動化控制室內即可監(jiān)測到SF6的壓力狀態(tài)。具有遠傳功能的同時SF6氣體密度繼電器提供了機械觸點信號的輸出，當SF6氣體發(fā)生泄漏時，壓力值降到報警整定值時，繼電器輸出一對接點（報警信號），此時要求用戶對電氣設備進行補氣，如果壓力繼續(xù)下降，降到閉鎖設定值時，繼電器輸出另一對接點（閉鎖信號），使設備的電氣控制系統(tǒng)進行閉鎖，從而實現對電氣設備的安全運行保護?，F場采集的RS485差模信號通過RS485集線器匯集至RS485總線（或通過光纖線路，如采用光纖需做信號解調處理）上傳至IDE服務器，經IEC61850協(xié)議轉換和處理后在后臺機柜上顯示，SF6氣體密度總體自動化系統(tǒng)原理拓樸如下圖2所示：圖2：SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)原理拓樸圖本SF6氣體密度遠傳自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)架構將整個系統(tǒng)分三層結構，每層具體的功能及對應的設備如下：應用層：實現數據的展示、存儲、報警管理、數據曲線、歷史數據等；常用設備：工控電腦/液晶顯示器、網絡打印機、報警裝置等；服務層：實現數據的協(xié)議轉換、協(xié)議轉發(fā)、協(xié)議管理等；常用設備：IED服務器、協(xié)議處理器等；過程層：實現數據通訊鏈路的向上集成，完成數據通訊的連接等；常用設備：RS485集線器、4-20mA采集轉換器、遠傳密度繼電器等；系統(tǒng)參數SF6氣體微水密度自動化在線監(jiān)測軟件系統(tǒng)開發(fā)平臺:Win7編譯平臺:C#2010版界面顯示：WinForm窗體界面提供形式:Exe可執(zhí)行程序功能包括:【用戶登錄確認】【系統(tǒng)簡介】【實時數時】【歷史數據】【數據報警】【用戶配置】【用戶管理】【用戶退出確人】數據庫：SQLServer2008（專業(yè)版）采集周期：≧6分(可根據用戶需求配置)安全運行：7*24*1000（前期項目安全運行累計）SF6遠傳密度繼電器壓力范圍：0…+1MPa溫度范圍：-40…+80℃壓力值（密度)精度：-40~80℃±1%FS溫度精度：-40~80℃±1℃?zhèn)鞲衅黜憫獣r間：≦3S工作溫度：-40~80℃測量氣體：SF6、SF6/N2混合氣體通訊方式：RS485Modbus規(guī)約【N、8、1、9600bps】工作電壓：24VDC功率：<1W防護等級：IP65電氣接頭：M12不銹鋼機械接口：M30*1.5密封方式：O型圈(33*2.5mm)絕對漏氣率：≦10-8Pa.m3/s(氦氣檢測儀檢測）電力屏柜外形尺寸：800*600*2260（mm)顏色標配：RAL(7035)【可根據用戶定制】噴涂工藝：靜電噴涂鋼材工藝：冷軋工藝、厚度≧1.2(mm)前置面板：透明式鋼化玻璃使用環(huán)境：符合GB/T18037防護等級：≧IP30RS485集線器電源供電：24VDC或220VAC接口：符合EIARS-485、RS-232標準RS-232信號：RXD、TXD、GND工作方式：支持異步、點對點、多點，半雙工等波特率：300~115.2Kbps，自動偵測中繼距離：≦5000米靜電保護：15KV光電隔離：隔離電壓2.5KVrms機形尺寸：標準1U結構RS485集線器如圖3所示：圖3：機架式485集線器卡軌式485集線器工業(yè)控制主機套件電源供電：220VAC主板：AIMB-701VGCPU：I3-21203.3G內存：4G硬盤：≧500G光驅：DVD-ROM液晶顯示器：Dell(1440*900)機形尺寸：標準4U主機工業(yè)控制主要如圖4所示：圖4：工業(yè)控制主機系統(tǒng)整體的三層架構，由設備層進行數據采集、轉換、輸出工作，多個設備層由過程層進行分段、分間隔、分區(qū)域集中處理上傳，以減少通訊電纜用量。設備層數據采集采用由上海樂研電氣有限公司提供的RDM型遠傳密度繼電器，RDM通過RS485通信鏈路，通過Modbus標準規(guī)約協(xié)議進行壓力、溫度、密度數據的傳輸。設備層以過程層為中心進行星形連接，盡可能的減少電纜在互相通訊過程中的環(huán)形反射干擾。過程層采用透明數據傳輸，將設備層數據轉輸至服務層，服務層對每家的設備進行單獨的協(xié)議解析、協(xié)議轉換、統(tǒng)一上傳。從而實現對設備層數據的讀取工作。應用層讀取服務層數據，并實現數據的實時曲線、歷史曲線、報警、存儲管理等。服務層：協(xié)議轉換服務器如圖5所示：圖5：協(xié)議轉換服務器協(xié)議轉換通訊服務器，也叫終端服務器或串行服務器，是異步串行口RS-422/485和以太網之間的一個轉換器。是一個帶有CPU和嵌入式OS及完整TCP/IP協(xié)議棧的獨立智能設備。完成RS-422/485和以太網之間的數據雙向透明傳輸，可以讓RS-422/485串口設備立即聯(lián)接網絡。通過以上設備及上位機軟件的開發(fā)利用，SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)在客戶需求的情況下，實現了C/S、B/S等不同的網絡數據瀏覽模塊，采用了服務器統(tǒng)一管理，多地分發(fā)的數據模式，為不同用戶與權限的操作與瀏覽者提供分區(qū)域、分地方的操作管理功能，使得數據可以不受地理位置的限制隨時可以被操作管理。權限的分配為數據的操作提供了安全保障。整個自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)收集現場設備SF6氣體參數信息，經數據（信號）匯集接線上傳至了后臺系統(tǒng)機柜，經工控主機處理實時在線監(jiān)測和顯示SF6氣體密度的動態(tài)信息。SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)界面如下圖6、7、8、9、10、11所示：圖6：系統(tǒng)登錄用戶驗證圖7：系統(tǒng)顯示主界面圖8：系統(tǒng)列表視圖圖9：系統(tǒng)采集視圖圖10：系統(tǒng)實時曲線視圖圖11：系統(tǒng)用戶配置視圖SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)經多次開發(fā)和整合，現能有效地兼容了國際、國內市場主流二次設備的采集協(xié)議，如Modbus、DL104、IEC61850等多達1000多種協(xié)議采集，充分達到與二次設備完美結合并可靠操作。采集系統(tǒng)采有樂研自主開發(fā)的二次組態(tài)軟件組件，最大程度的縮減了自動化程序的開發(fā)周期。通過多次合理的系統(tǒng)分層架構，SF6氣體密度繼電器的優(yōu)化升級，現場RS485傳輸線纜合規(guī)性敷設及調整，有效的接口分配管理，使SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)更有效、更可靠的為電力系統(tǒng)更好的服務。SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)經過在華東電網公司安徽楚城變電站、國網上海奉賢換流站、國網吉林省電力公司、湖北省電力公司武漢宗關變電站等眾多項目的實際應用，以其直觀、簡單、可交互性的操作界面，跨網段、跨地域的數據管理，安全穩(wěn)定的數據集成等方面而得到廣大電力公司的的一致高度好評。伴隨著國際智能化電網的積極發(fā)展趨勢，國內的智能化電網也必將如雨后春筍般澎湃發(fā)展。SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展迎合了國際智能化電網的需求，適應了國內智能化發(fā)展的潮流，以其優(yōu)異的電氣自動化、智能化系統(tǒng)化集成為客戶提供優(yōu)良的數據操作管理功能，分體式的驅動開發(fā)最大程度的保持了與國際、國內眾多廠家的高度兼容。SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)的簡單、直觀、兼容必將成為國際、國內電氣自動化、智能化電網建設中不可或缺的有利成員，為整個電氣自動化系統(tǒng)建設增磚添瓦！結語：本文從SF6氣體密度自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)在國家電網公司實際的工程項目應用入手，講述了該系統(tǒng)的原理、特點及發(fā)展狀況和趨勢，并闡明了電力行業(yè)遠傳電氣自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計思想及主要功能，更進一步從實際項目案例中說明該系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的高壓、超高壓及特高壓電網中的應用。Reference：[1]張利燕。電力設備用SF6氣體技術問答。中國電力出版社。2012（03）[2]國網技術學院。電網設備狀態(tài)檢測技術培訓教材:SF6氣體