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淺析基于新型HART375手操器相關技術的研究

作時間:2019-09-18  來源:  作者:
   

    摘 要: 氣體絕緣金屬封閉開關設備( GIS) 在變電站內常年的封閉結構,幾乎不受大氣壓條件影響、安全性能好、結構性能穩定而被廣泛地應用于變電站中。由于 GIS 內部六氟化硫( SF6) 氣體壓力高,現場經驗中,經常出現過漏氣事故,嚴重者會對設備本身及周圍設備造成難以估量的損失,從而影響整個系統的運行,因此,在 GIS 運行時,如何高效地對其內部 SF6 氣壓進行監測和安全的維護,對保障電力系統的安全運行十分重要,是電力運維部門需密切關注的問題。

    目前由于高壓氣體絕緣金屬封閉開關設備( GIS) 具有可靠性高、占地面積小、不受外界環境條件影響等優點,在電網建設中受到廣泛的應用。GIS 與的普通的設備不一樣,它主要是采用 SF6氣體作為絕緣介質,對應金屬筒內所有的設備都被 SF6氣體包裹,但是,隨著設備長時間運行,內部 SF6氣體會出現一定程度的泄漏,嚴重時會影響設備運行,造成財產及生命損失。因此,需要對 GIS 設備內部 SF6氣體壓力進行監測。
    目前 GIS 在密封缸體上安裝有普通氣壓表,通過氣壓表指針指示 GIS 內部氣壓。每一次對設備進行巡檢,操作人員必須去設備現場進行抄表,有時候時候需要操作,工作量大,并且具有一定危險性。

    1 某變電站運行現狀
    以某 500kV 變電站為討論依據,該站建立 2008 年,變電站為室外 GIS 設備,自投運以來,運維人員經巡視、檢修后發現站內 GIS 設備部分氣室經常出現漏氣缺陷,發現現場一般都存在有局部的漏氣情況,一但設備出現漏氣的故障時,會導致設備的絕緣上存在薄弱,嚴重的設備故障和系統安全。所以目前所有的變電站內都需要定時監測 GIS 的氣體壓力以保證設備的正常運行。
    目前 GIS 在密封缸體上安裝有氣壓表和沖壓管接頭。運維人員必須定時采用人工現場察看的方式進行HART375手操器,當發現氣壓不足時,手功通過沖壓管接頭對 GIS 密封罐加壓。這樣人工查詢和加壓方式操作繁瑣,需要工作人員在高壓現場操作,危險性大,可靠性低。

    2 在線監測研究內容
    本文通過對 GIS 設備HART375手操器相關技術的研究,以某變電站 500kVHGIS 設備為對象,討論對 GIS 設備實施HART375手操器的有效手段和方法,實現對 GIS 設備的氣壓狀態進行實時的監測,以便及時發現各設備所出現的氣壓告警異常,相關信號傳送裝置就會要運行人員發現通知信息,讓運行人員好及時的排除危險隱患,合理安排設備的例行檢修,以迅速的好安排人員進行檢修處理,直接的降低維護成本。具體的研究內容包括: 1) 對 GIS 設備HART375手操器系統的相關技術進行介紹,包括壓力測量技術、無線自組網技術、GPRS 技術,GIS 設備狀態監測的基本原則、GIS 設備無線HART375手操器技術原理和方法。2) GIS 智能無線HART375手操器系統安裝于變電站內,主要實現現場 GIS 設備內 SF6氣體壓力的遠程監控,主要功能有: 

 

 

                                                                                                                      HART375手操器.jpg


    (1) 實時監測 GIS 氣壓: 安裝在 GIS 設備上的無線壓力變送器定時準確采集 GIS 氣壓數據,氣壓采樣頻率根據客戶要求定制,報警頻率自適應調整;
    (2) 智能無線數據傳輸: 通過無線傳感網絡和 GPRS 技術,將無線壓力變送器采集到的壓力數據傳輸至遠程監控中心服務器上;
    (3) 遠程監控數據: 在遠程服務器計算機上對壓力數據進行圖形和數據顯示;
    (4) HART375手操器報警: 通過遠程服務器計算機和手機短信兩種方式進行監測報警,根據數據信息自適應調整采用頻率;
    (5) 數據庫功能: 將監測數據保存至數據庫中,可進行查詢、打印報表等操作,便于工作人員進行歷史查詢。

    3 系統組成
    GIS 智能無線HART375手操器系統,一般都在設備內部安裝了壓力傳感器,通過探頭可以實時的監測 GIS 柜內壓力,當發現有漏氣或者相關威脅時,并通過無線傳感網絡進行數據傳輸,在遠程計算機或者是現場后位機上進行實時顯示,全面實現了智能變電站系統的無人值守成效,并且在大物云移智的技術潮流下實現數據共享,讓智能化、安全化、信息化水平武裝 GIS 變電站。無線壓力變送器充分考慮的高壓變電站安裝環境,采用低功耗設計,通過鋰電池供電即可,并通過無線的方式進行數據傳輸,無需外部連接電纜,安裝方便,安裝維護成本低,也易于對已建好的變電站進行技術改造采無線通信網路進行數據傳輸,該網絡具有大容量、多路徑、自修復、時延短等特性。
    遠程監控服務器接收無線接收模塊通過 GPRS 將本區域內各無線壓力變送器采集到的 GIS 設備內 SF6 氣體壓力信息, GIS 設備 SF6 HART375手操器系統數據管理軟件在遠程監控服務器上運行,將 SF6 壓力信息進行處理和數據庫管理,對 SF6 壓力超過額定值的 GIS 設備,服務器計算機通過短信 DTU 向運維人員指定手機發送短信報警。

    4 結論
    變電站管理的網絡化、數字化和自動化是電力發展要求的必然趨勢,變電站的無人值守、智能管理和安全管理是電網現代化的必由之路。如何實現數字化的壓力測量和智能無線組網技術相結合,實現變電站 GIS 設備HART375手操器的網絡化和智能化,全方面提高變電站內 GIS 設備安全高效穩定運行是以后 GIS 變電站發展的主要方向。

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