摘要:針對目前高壓開關配電室環境監測系統在可靠性、擴展性、靈活性、方使性等方面存在的問題，提出一種新型環境監測系統的設計方案。系統由SIEMENS可編程控制器(PLC)及傳感器等組成，實時監測高壓開關配電寶環境中SF6氣體濃度、氧氣含量、環境溫濕度等參數。本系統具有可靠性高、擴充方便、性能穩定、維護方便、抗干撫能力強等特點，可有效地保障進入高壓開關配電室現場的工作人員的人身安全。

關鍵詞:高壓開關配電室:SF6:環境監測系統

0.引言

高壓開關是智能電網重要組成部分，高壓開關安全可靠運行，是整個電網安全運行的重要保證。目前，高壓開關均采用SF6氣體作為絕緣保護氣體，在常溫下SF6是一種無色無味的氣體，純凈的SF6體本身無毒，但經過高壓、電弧作用后的分解產物中包含多種有毒的氣體，一旦有毒的氣體泄漏到高壓開關室環境中，將會給高壓開關室內工作人員的健康帶來嚴重危害，因此，對高壓開關室環境中是否有SF6氣體泄漏進行實時監測。同時，我國電業安全操作規程中也明確提出，在高壓開關配電室應安裝環境監測系統，并要求系統具有SF6氣體濃度超標自動啟動排風扇進行排風的功能。

1.環境監測系統存在的問題

1.1SF6氣體濃度傳感器的選用

SF6氣體濃度傳感器是整個環境監測系統的重要組成部分，該傳感器質量的好壞，工作是否可靠直接決定環境中SF6氣體濃度檢測的準確性，進而決定系統對現場排風扇控制的準確性。

目前，市場上SF6氣體濃度傳感器主要采用以下幾種原理:半導體原理、激光原理、電化學原理、紅外吸收原理。半導體原理的SF6氣體濃度傳感器不能定量測量，只能定性檢測，會經常出現漏報警和誤報警的現象:激光原理的SF6濃度傳感器定量檢測精度不高、結構復雜、激光管易碎、維護困難:電化學原理的SF6濃度傳感器，定量檢測精度較高，但需要經常更換傳感器的膜片和電解液，不易維護。

1.2檢測信號的輸出形式

在傳感器信號的輸出形式上，主要有4~20mA模擬量輸出形式和RS485總線輸出兩種輸出形式。

4~20mA模擬量的輸出形式，需要將每一個檢測通道的信號線都連接到監控主機，布線繁瑣，擴展困難。

有些生產廠家采用了RS485總線通訊方式組成環境監測系統但由于通訊協議過于簡單，抗干擾能力不強，系統經常受強磁場、強電場的干擾，而通訊不暢，無法傳輸檢測數據。

1.3通道切換方式的選用

有些生產廠家采用通道分時切換的方式，實現對多個監測點的信號檢測，這種檢測不是實時的，而且檢測的精度低。

2.系統組成

本系統由SF6濃度/氧氣含量復合傳感器、SIEMENS可編程控制器(PLC)、昆侖通態觸摸屏、溫濕度傳感器、紅外傳感器、聲光報警器、控制繼電器等組成。其組成如圖1所示。系統采用西門子SIMATICS7-200系列可編程控制器(PLC)作為數據采集與控制的核心部件，昆侖通態觸摸屏作為數據顯示、存儲部件，采用德國進口的紅外吸收原理的SF6氣體濃度傳感器和日本進口的氧氣含量傳感器為主要部件，配上通訊、電源隔離、信號隔離、抗電磁干擾等電路，組成SF6濃度/氧氣含量復合傳感器，使傳感器具有檢測精度高、穩定性好、抗于擾能力強、維護方便等優點，采用RS485總線輸出，使系統擴充更為容易，能夠滿足現場各項要求。

3.系統功能

3.1數據檢測與控制

當配電室環境中某一監測點SF6氣體的濃度高于設定的報警值時，或者氧氣的含量低于設定值時，可編程控制器通過控制繼電器啟動現場排風扇進行排風換氣，同時啟動聲光報警器，輸出聲光報警;當環境中SF6氣體的濃度或氧氣含量達到標準時，關閉現場排風扇，停止聲光報警;當有人員進入配電室現場時，系統自動啟動現場排風扇進行排風，另外，可編程控制器還可以根據設定，定時啟動現場排風扇或手動啟動現場排風扇。

3.2監測點動態參數配胃表

由于不同的高壓開關配電室環境監測點數不同、傳感器地址不同、配置方式與排風扇的控制方式也不相同，本系統特別設置了動態參數配置表，從而實現系統的高度靈活性和擴展性。具體功能說明如下:

(1)監測點安裝情況靈活配置

如圖2所示，動態參數配置表的第1列為監測點編號，圖中只顯示8個監測點，實際應用中可為16路、32路、64路等。當某一監測點安裝有SF6濃度/氧氣含量復合傳感器，就按下相應監測點后面的按鈕，按鈕上的符號由“X”變為“√”，表示此監測點安裝了SF6濃度/氧氣含量復合傳感器，反之，當監測點后面按鈕上的符號“X”時，表明此監測點沒有安裝傳感器，通過操作按鈕，可在“X”和“√”之間切換。SF6濃度變送器和氧氣含量變送器的安裝情況可分別設定，而安裝SF6濃度/氧氣含量復合傳感器需要將SF6和02均設置為“√”;溫濕度變送器設置方法與SF6/02變送器的設置方法相同。

(2)變送器地址靈活配置

變送器采用RS485總線數字量輸出的方式，每一臺變送器在出廠前均設置有固定的地址標識。本系統中，通過在相應監測點相應變送器地址設定框內輸入地址，可以方便地設置安裝在系統中的任意一臺變送器的通訊地址，使得在系統中更換、增加變送器后，不需要修改系統程序，大大地增強了系統的靈活性與實用性。

(3)排風扇組控制靈活配置

當配電室環境中SF6氣體濃度超標或氧氣含量過低時，本系統具有自動啟動現場排風扇進行排風的功能。本系統將現場排風扇分為4組分別控制，通過對每一個監測點參數超標后，對4組排風扇啟動的設置，可以靈活地設置排風扇的啟動方案，當環境中有多個監測點超標的情況，將合并執行排風扇的啟動方案。

(4)系統參數配置表

為了增強系統的靈活性，適應不同現場的要求，本系統設置了系統參數配置表。

4.安科瑞配電室環境監控系統

4.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

4.2應用場所

適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

4.4.2數據查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

4.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

4.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數據報表。

4.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。

4.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。 

4.4.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

4.4.8網絡拓撲圖

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

4.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

4.5系統硬件配置

名稱	型號	圖片	功能
系統	ACREL-2000E		Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。
智能通信管理機	Anet-2E4SM		通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。
主機	Acrel-2000E/A		數據采集、狀態監測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據采集到的設備數據或狀態聯動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。
	Acrel-2000E/B		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。
	Acrel-2000E/M		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。
	Acrel-2000E/G		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝
環境監測硬件	RS-WS-NO1-8		用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40。0℃～99。9℃工作濕度：0%RH～99%RH
	BRJ-307		光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
	RS-SJ-N01R01-2		接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點
環境監測硬件	T35-II-5。6		風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻
	AT8002		常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
	DS-2DC6120BY-A		視頻監控
	ARTU-KJ8		8路開關量輸入，8路繼電器輸出

5.結束語

本文設計的監測系統對電廠、變電站等電力系統的安全生產，保障工作人員的身體健康，都有著十分重要的意義。隨著國家對智能電網工作的大力推進，高壓開關配電室SF6環境監測系統在實際應用中必然會發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]蔡行健,黃文鈺深入淺出西門子S7-200PLC(M].北京航空航天大學出版社,2006.

[2]麥格思嵌入版用戶手冊[M]。北京通態自動化軟件科技有限公司。

[3]羅學琛SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)[M].中國電力出版社,2007.

[4]黎斌SF6高壓電器[M].機械工業出版社,2008.

[7]徐海寧,何方,陳曦.蔣伯華,李慧,周楓,胡竟,李法君,高躍,王方楠,呂成軍.淺析新型高壓開關配電室環境監測系統的設計[J].

[8]企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介:

陳芳芳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線監控系統相關產品的研發及應用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的浅析新型高压开关配电室环境监测系统的设计的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。