变电站端子箱及内环境智能集控系统在电站的应用分析

引言

变电站端子箱长期处于户外环境中,经常受湿度和高温的作用,造成箱体内设备老化和绝缘不良,以及箱体内外部金属生锈,引发二次接触不良、发热和开关短路等事故,不仅给变电站造成了经济影响,而且影响电网稳定,严重威胁电力企业的发展。变电站智能化需要先进、稳定的智能设备,以完成信息的数字采集、信号的智能检测,实现自动调节和智能控制。端子箱及内部除湿系统的构建是智能变电站技术发展的关键,其利用传感器进行端子箱及内部环境监控,并及时进行调节和控制,实现智能化控制的目标。

本文针对端子箱及内环境控制问题,设计一套智能集控系统,其可以实现端子箱内部温度监控,具有引导凝露和除湿的作用。该系统通过ZigBee无线通信模块,将不同端子箱内的温度、湿度等数据传输到服务器内,并依据相应阈值进行分析,最后做出相应的控制。

1端子箱、机构箱内环境智能集控系统的实现

1.1内环境智能集控系统的算法原理

端子箱内部智能系统控制需要良好的计算方法,对各种设备进行信息收集、分析和反馈。基于这一要求,本文提出基于基因算法的端子箱及内环境智能控制系统算法,具体内容如下:

假设7调节对策=<D,wUs,V,f>,其中,7为端子箱调节决策表:D为电站中所有研究对象,设置为(d1,d2,…,dm):wUs为端子箱内湿度与温度的属性集合,设置为R:V为湿度w和s温度要素集合中的各类评价指标值集合,等于U,r,reRs:f为数据阈值函数,是D中每一个对象dm的属性值,如果VreR,dmeD,则f(dm,r)e,r。

定义1:如果符合上述条件,那么7为端子箱调节决策表:

定义2:如果D的C正域是R中所有经R/C表达的集合,且能够被明确划入到R/C类中,那么其对象集合记作POSc(D)。

数据处理步骤:

输入:端子箱调节决策表7,端子箱整体数量设置为Popsize,最大送代次数设置为MaxGen:送代终止的适应值为f=MaxFintness,温度变化、湿度变化、故障率和调节率分别设置为Ps、Pn、P1和Pr。

输出:最优端子箱调节结果bestEFun。

上述为基于基因算法的端子箱湿度、温度控制集成系统的计算过程,通过相应的阈值实现对端子箱的调节。

1.2智能集控系统功能

端子箱主要实现湿度/温度检测功能[2]、引导凝露和除湿功能以及无线通信功能,具体内容如下:

(1)温度、湿度检测功能。系统在端子箱内设温度、湿度传感器,对端子箱内的温度和湿度进行检测。

(2)引导凝露和除湿功能。主要利用加热、加大空气流动来去除潮湿或者蒸发水蒸气。由于温度的变化,空气中的水蒸气会出现凝结,所以要将液化的水蒸气排除[3]。检测设备主要是依据外界温度进行除湿和引凝,判断阈值为0℃,高于这一阈值则进行除湿,低于则进行引凝,即算法中的数据阈值函数f>0℃。

(3)无线通信功能。主要是加装ZigBee433MHz无线模块,实现对内部除湿和引凝的控制,并将上述数据传输到服务器中,即为算法中各类评价指标值集合V。服务器依据阈值函数f,对指标集合V进行判断,最终执行T决策。同时,系统中的存储设备,将会记录Ps、Pn、Pt和Pr等信息。

1.3智能集控系统控制模式

端子箱系统采用自动控制方式,即湿度和温度超过阈值,则启动制冷器和除湿器。具体工作模式为:

(1)单门槛越限启动。即设置相对湿度门槛阈值,诸如大于60%RH,即可启动制冷除湿功能:当湿度小于60%RH时,停止制冷除湿。单门槛越限启动可以简单进行调节,适合于温度、湿度变化不大的地方,而且简化了基因算法的计算过程,处理效率更高。但其不适合环境变化幅度大的地方。

(2)双门槛越限启动。即设置湿度的上、下限,高于上限则启动制冷器和除湿器,低于下限则停止制冷器和除湿器,可以大幅提高端子箱调节效果,减少温度、湿度相关设备的开启频率。

(3)固定时间模式。在湿度、温度传感器设置时间内启动制冷器和除湿器,其他时间则停止工作,这种模式适合夜晚与白天温度变化大的地方,而且可以大幅减少相应维护成本。

上述三种模式,主要是对本系统设计中的R属性进行调节,以此实现对整体系统的控制与调节。

1.4实际检测结果

下面对端子箱及内环境智能控制系统的除湿和引凝能力进行分析。设定除湿能力与引凝能力的比例为k1,在保持其他变量恒定的情况下,对k1值进行调整,调整范围为0~1。通过MATLAB软件运行,可以发现除湿能力r1随着k1值的增加而增加。但随着k1值的持续增加,r1值出现不同程度的下降,这说明端子箱内的湿度、凝露已经达到相应要求,无需进行除湿,结果如图1所示。

依据上述分析结果,变电站端子箱及内环境智能集控系统整体表现优良,可以有效调节端子箱内部的温度和湿度,并依据不同的实际情况进行设置。因此,本设计符合相关要求,可以用于电站的智能管理。

2智能集控系统的应用前景

变电站端子箱及内环境智能集控系统利用温度和湿度感应元件,对端子箱内部温度、湿度进行集中控制,并采取相应调节措施,以有效发挥除湿排水功能,方便了相应人员进行管理。相应人员通过ZigBee无线通信技术,可以对远程端子箱进行监视和控制,并对上传数据进行分析,得出正确的数据判断结果。利用变电站端子箱及内环境智能集控系统,可以实时了解端子箱内部情况,保证设备正常和安全运行,节省了大量人力和物力,提高了变电站智能化水平,其应用顺应了变电站未来的发展趋势。

3结语

变电站端子箱及内环境智能集控系统,集温度、湿度检测和调节功能于一身[5],可以对本地及远程端子箱进行自动化控制,实现远程除湿和引凝,为变电站户外箱体设备的长期维护提供可靠保证。总之,变电站端子箱及内环境智能集控系统,可以有效帮助变电站进行端子箱除湿,避免设备老化率以及箱体生锈等问题,不仅为电力企业节约了生产成本,而且能保证电网的整体安全,对变电站具有十分重要的实践意义。