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摘要：变电站内的保护室、高压室等重要部分中安装有众多变电运行设备，这些设备的正常运行对变电站的环境要求比较高。为了达到设备正常运行需要的环境参数，变电站内安装了空调、采暖等环境调节设备。一方面是变压器等散热大户运行中产生的热量被白白散弃到大气中，另一方面是需要大量调温设备耗费能源保持设备室温度。如何利用变电站自身的环境因素提高建筑物内温度自维能力进而达到节约能源的目的是值得探讨的。
1研究背景
变电站是电力系统电能发、变、输、配四大必不可少环节中的最重要的环节，是支撑电能输送网络的中心节点。变电站的运转是否正常直接关系到区域供电质量的好坏。
变电站内的保护室、高压室等重要部分中安装有众多变电运行设备，这些设备的正常运行对变电站的环境要求比较高。为了达到设备正常运行需要的环境参数，变电站内安装了空调、采暖等环境调节设备。首先由于变电站管理方式都为无人值守方式，因此环境调节设备运行方式为24小时不间断运行，容易发生设备损坏。环境调节设备运行异常会引起变电站环境参数改变，如果不能及时发现就会导致变电设备发生故障，直接影响到电力生产安全。其次大功率的环境调节设备如空调、电暖器等设备都有冗余备份，如果全部长时间启动，除了会缩短设备寿命，也会造成电力资源的浪费。因此如何利用变电站自身的环境因素提高建筑物内温度自维能力是值得探讨的。
2目的和意义
本项目拟结合变电站自身环境温度建立一套变电站环境控制辅助系统，实现对变电站环境参数、调节设备运行状态的远程监控和自动管理。变电站环境辅助控制系统可实现变电站环境调节设备运行状态的远程监控，通过内部通讯网络对环境调节设备实施远程手动起停控制或根据现场环境和设定参数自动控制环境调节设备的运行。通过本项目的实施可以做到对变电站环境实时监控，对变电站环境调节设备的集中控制，最大限度的为变电站变电设备正常运行提供一个良好的环境。同时也延长了环境调节设备的使用寿命，减少电能浪费。
3核心技术原理
变电站智能环境风机控制技术是基于将机械送风、自然排风通风系统，与物联网控制技术相结合，形成风机可控气流通风技术，应用于电气设备室内环境控制系统。降低温控系统的运行能耗，对系统的运行工况参数实现远传，并对系统运行故障实行预判并远程报警。
智能辅助监控系统在正常工作中，当检测外部环境温度低于阈值时要关闭对外排风风机，转为开启对内排风风机以调节高压室、保护室的温度。本技术的核心成果是变电站智能环境风机控制系统。安装在变电站内电气设备对运行环境温湿度有明确要求的房间：高压室、保护室等常规系统需要设置空调、采暖设备的房间，有效控制室内电气设备运行所需的环境温度、湿度，结合物联网控制技术，实现室内环境智能控制的同时，通过远程服务站可以对所有安装智能环境控制系统的变电站实现与无人值守变电站相似的功能。
4系统配置
系统区域控制器通过总线与被控设备及环境参数采集器相连接。轴流风机在外边供电电路上加装远程控制器。环境参数采集器将现场的环境参数如温度参数传输到区域控制器，区域控制器将采集到的环境参数及风机的运行状态数据通过电力通信网络传输到调度中心的中心服务器进行存储和处理。操作队工作人员可以通过安装在计算机上的客户端软件通过内部局域网连接到中心服务器对各个变电站的环境调节设备的运行情况及环境参数进行查看，并可以通过中心服务器对变电站的设备进行远程控制。
4.1监测单元
在变压器室及主控楼外部按照分区对称设置四组高精度数字测温模块，具有优良的稳定性、低延滞性、强抗化学污染能力和优良的可重复性。温度测量范围宽、精度高。带有通讯接口，便于数据传输。各分区测量数据传回智能辅助系统后取均值作为条件判断参数。
4.2区域控制器
区域控制器采用高速ARM嵌入式平台，具有数据传送接口，用于连接变电站内风机远程控制器、环境参数采集器等设备。具有以太网、光纤接口，可以方便的接入电力数据网。区域控制器内置自动控制、手动控制、计划执行等多种操作模式，支持远程设置。
4.3边界条件
在对变电站所处环境温度进行多点监测后，将数据传送至智能辅助系统的后台进行比较判断。在变压器室温度低于20℃时，内外风机均处于关闭状态。在变压器室温度高于20℃时但室外温度低于15℃阈值时，将指令关闭外风机及其百叶，封闭对外散热通道，同时启动内风机及其百叶，向设备室其输送变压器室内热源散热量；在变压器室温度高于20℃时且室外温度高于15℃阈值时，将指令启动外风机及其百叶，同时关闭内风机及其百叶，封闭对内散热通道，将变压器的热空气输送到主控楼外部环境中。
4.4风机远程控制器
风机远程控制器采用旁路接入方式，为用户提供一个监控通讯接口。通过该接口可获取现场每台风机的运行状态和控制每台风机的启停。从而实现对风机的遥测、遥控，实现远程监控与远程维护。加装该控制板后不会影响风机本身控制电路的操作，用户既可以通过原来的控制电路操作风机启停，又可以通过向风机远程控制器下达命令来控制。
4.5其它配置
在调度中心设置一组服务器用于存储区域站数据和统一处理操作指令。
在集控站设置一台工作站接受报警信号及发布操作指令。
为达到转换风道功能，除原有每个变压器室的四台风机（简称外风机）外，还需要在每个变压器室相邻高压室及保护室侧增加安装两台风机（简称内风机）。通过内外风机进行电气闭锁联动配合，以达到对工作区的室内外环境参数的有效响应。在高压室及保护室内加装通风管道，以便约束热空气在室内的流向分布，更加合理的利用散热来提升室内温度。
5技术优势
5.1实现室内环境的自动控制
智能环境风机控制设备采用物联网智能控制技术，可以方便地将设备控制区域的温度、设备运行状况等重要参数和状态通过无线或有线传输到监视地点。通过监测室内温度变化和室外气象条件变化，以阈值控制方式，智能调整通风系统的出力及方向，从而在保证变压器室散热能力的情况下，充分利用排出热空气的包含的能量，作为高压室及保护室的温度补偿。
5.2有效调节各设备室内的温度平衡
通过对全站环境热量的再分配，有效的维持变压器室、高压室及保护室等设备室内稳定的温度梯度，保持了室内各处温度的平衡性，达到了冬暖夏凉的目的。
5.3降低运行维护费用
通过环境热量的在平衡，既充分利用了全站的环境温度自调节潜力，又降低了温度调节系统的运行小时数。进而达到了能耗的下降。除此之外，智能环境控制系统由于有效控制室内的气压梯度，通过进风有效过滤、维持室内微正压，可有效维持室内的清洁，减少检修维护工作量。
6结论
智能环境风机控制技术有效解决变电站电气设备运行的室内环境温度调节问题，提高变电站运行的安全稳定性，使电网更好地服务社会。该项技术的使用，有效地解决电气设备室内运行环境问题的同时，此技术可广泛应用于各电压等级变电站的电气设备室、二次设备间、开关柜室、等常规通风系统需设置空调设备的房间，包含新建、改建、扩建工程。