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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: 气体绝缘金属封闭开关设备( GIS) 在变电站内常年的封闭结构,几乎不受大气压条件影响、安全性能好、结构性能稳定而被广泛地应用于变电站中。由于 GIS 内部六氟化硫( SF6) 气体压力高,现场经验中,经常出现过漏气事故,严重者会对设备本身及周围设备造成难以估量的损失,从而影响整个系统的运行,因此,在 GIS 运行时,如何高效地对其内部 SF6 气压进行监测和安全的维护,对保障电力系统的安全运行十分重要,是电力运维部门需密切关注的问题。

    目前由于高压气体绝缘金属封闭开关设备( GIS) 具有可靠性高、占地面积小、不受外界环境条件影响等优点,在电网建设中受到广泛的应用。GIS 与的普通的设备不一样,它主要是采用 SF6气体作为绝缘介质,对应金属筒内所有的设备都被 SF6气体包裹,但是,随着设备长时间运行,内部 SF6气体会出现一定程度的泄漏,严重时会影响设备运行,造成财产及生命损失。因此,需要对 GIS 设备内部 SF6气体压力进行监测。
    目前 GIS 在密封缸体上安装有普通气压表,通过气压表指针指示 GIS 内部气压。每一次对设备进行巡检,操作人员必须去设备现场进行抄表,有时候时候需要操作,工作量大,并且具有一定危险性。

    1 某变电站运行现状
    以某 500kV 变电站为讨论依据,该站建立 2008 年,变电站为室外 GIS 设备,自投运以来,运维人员经巡视、检修后发现站内 GIS 设备部分气室经常出现漏气缺陷,发现现场一般都存在有局部的漏气情况,一但设备出现漏气的故障时,会导致设备的绝缘上存在薄弱,严重的设备故障和系统安全。所以目前所有的变电站内都需要定时监测 GIS 的气体压力以保证设备的正常运行。
    目前 GIS 在密封缸体上安装有气压表和冲压管接头。运维人员必须定时采用人工现场察看的方式进行HART375手操器,当发现气压不足时,手功通过冲压管接头对 GIS 密封罐加压。这样人工查询和加压方式操作繁琐,需要工作人员在高压现场操作,危险性大,可靠性低。

    2 在线监测研究内容
    本文通过对 GIS 设备HART375手操器相关技术的研究,以某变电站 500kVHGIS 设备为对象,讨论对 GIS 设备实施HART375手操器的有效手段和方法,实现对 GIS 设备的气压状态进行实时的监测,以便及时发现各设备所出现的气压告警异常,相关信号传送装置就会要运行人员发现通知信息,让运行人员好及时的排除危险隐患,合理安排设备的例行检修,以迅速的好安排人员进行检修处理,直接的降低维护成本。具体的研究内容包括: 1) 对 GIS 设备HART375手操器系统的相关技术进行介绍,包括压力测量技术、无线自组网技术、GPRS 技术,GIS 设备状态监测的基本原则、GIS 设备无线HART375手操器技术原理和方法。2) GIS 智能无线HART375手操器系统安装于变电站内,主要实现现场 GIS 设备内 SF6气体压力的远程监控,主要功能有: 

 

 

                                                                                                                      HART375手操器.jpg


    (1) 实时监测 GIS 气压: 安装在 GIS 设备上的无线壓力變送器定时准确采集 GIS 气压数据,气压采样频率根据客户要求定制,报警频率自适应调整;
    (2) 智能无线数据传输: 通过无线传感网络和 GPRS 技术,将无线壓力變送器采集到的压力数据传输至远程监控中心服务器上;
    (3) 远程监控数据: 在远程服务器计算机上对压力数据进行图形和数据显示;
    (4) HART375手操器报警: 通过远程服务器计算机和手机短信两种方式进行监测报警,根据数据信息自适应调整采用频率;
    (5) 数据库功能: 将监测数据保存至数据库中,可进行查询、打印报表等操作,便于工作人员进行历史查询。

    3 系统组成
    GIS 智能无线HART375手操器系统,一般都在设备内部安装了压力传感器,通过探头可以实时的监测 GIS 柜内压力,当发现有漏气或者相关威胁时,并通过无线传感网络进行数据传输,在远程计算机或者是现场后位机上进行实时显示,全面实现了智能变电站系统的无人值守成效,并且在大物云移智的技术潮流下实现数据共享,让智能化、安全化、信息化水平武装 GIS 变电站。无线壓力變送器充分考虑的高压变电站安装环境,采用低功耗设计,通过锂电池供电即可,并通过无线的方式进行数据传输,无需外部连接电缆,安装方便,安装维护成本低,也易于对已建好的变电站进行技术改造采无线通信网路进行数据传输,该网络具有大容量、多路径、自修复、时延短等特性。
    远程监控服务器接收无线接收模块通过 GPRS 将本区域内各无线壓力變送器采集到的 GIS 设备内 SF6 气体压力信息, GIS 设备 SF6 HART375手操器系统数据管理软件在远程监控服务器上运行,将 SF6 压力信息进行处理和数据库管理,对 SF6 压力超过额定值的 GIS 设备,服务器计算机通过短信 DTU 向运维人员指定手机发送短信报警。

    4 结论
    变电站管理的网络化、数字化和自动化是电力发展要求的必然趋势,变电站的无人值守、智能管理和安全管理是电网现代化的必由之路。如何实现数字化的压力测量和智能无线组网技术相结合,实现变电站 GIS 设备HART375手操器的网络化和智能化,全方面提高变电站内 GIS 设备安全高效稳定运行是以后 GIS 变电站发展的主要方向。

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