电站风机

“低频的嗡嗡声像是要穿透脑袋”，“严重时，能听到玻璃窗颤动的声音”，跟震颤结伴而来的，是一种声音，一种低闷的噪音———变电站噪声问题，亦是城市化前进步伐相随而来的回响，亟须环境部门、电网企业、设备制造商和相关科研机构协力面对和解决。　　随着城市化进程的加快，我国三大经济圈辐射地区出现了土地资源紧缺的现象，电力走廊受到挤压，无论是城市变电站还是郊区变电站，陆续出现了选址困难、部分在役站噪声对周边产生干涉的问题。目前我国的输变电噪声影响及控制实际生产力水平如何？城市变电站噪声的系统性控制及常态化治理该如何推进？今后变电站噪声及振动控制的发展趋势是什么？12月上旬，本报记者就此进行了走访调查。　　“不安静”的变电站　　目前大部分城市变电站存在亟须解决的噪声问题，或面临法律法规的限值要求、或须满足群众对于生活环境的敏感诉求。这就从主客观上需要电网企业采取更为行之有效的措施解决变电站噪声问题。　　初冬的北京，天黑得越来越早，车流汹涌的高架、霓虹闪烁的街角，都湮没在城市的声浪下。傍晚时分，记者跟随国网智能电网研究院的专家来到了位于朝阳区东三环的某220千伏变电站。　　记者在现场看到，这座变电站一侧临街，其他三面则被居民楼房紧紧环绕。记者目测，该变电站最近处距离居民窗户仅有20米左右。“随着北京城市发展，CBD区域寸土寸金，居民楼越建越密，渐渐把变电站都环绕起来了。”该站值守人员告诉记者，变电站承担着附近商户和居民区的供电任务，建设年代远比周边小区要早得多，但后续迁入的居民并不认可。　　站在该变电站楼顶的室外平台，记者看到，变压器四周和靠近冷却器的一侧都设置了5米左右高度的白色声屏障。走近细看，声屏障上面密密麻麻“布满了小点”。　　“面对居民的呼声,去年变电站进行了改造。包括声屏障、支撑架和施工费用共计80余万元。”国网智能电网研究院工程师樊超说，“嗡嗡”的噪声被声屏障 “内吸外隔”，解决了困扰变电站周围居民多年的噪声问题。　　目前，随着城市化进程的加快，无论是城市变电站还是郊区变电站，周边土地资源都日趋紧张，变电站周边建筑与人口密度逐步上升，变电站相邻区域声环境功能区类别迅速由3类区排放限值要求转变为2类区限值甚至1类区限值，噪声排放限值要求的提高对于变电站的噪声控制是个巨大的考验。与此同时，2014版《环境保护法》已修订通过，并将于2015年1月1日起施行。该环保法被喻为史上最严环保法，将敦促电网企业向着对环保问题零容忍的目标迈进。　　国网智能电网研究院工程师聂京凯告诉记者，目前在国内，不管是在变电站的设计还是建设过程中，均以变压器、电抗器等设备的电气性能作为优先考虑因素，而变电站的噪声主要以中低频噪声为主，这种中低频噪声波长大，衰减慢，对普通居民建筑物穿透力强，再加上噪声控制工程设计、施工、应用功能材料良莠不齐，实施的降噪效果往往与预期相差甚远。此外，目前完全满足变电站服役要求的低频吸声材料选择余地很小，这也客观造成了变电站噪声控制工程无米下锅的尴尬局面。　　此外，聂京凯强调，相关标准也并不是能够保证变电站和谐运行的充分准则，满足所在地居民实际感受，适度的提高排放、材料、验收等标准，排除将来超标的可能，降低二次治理的成本，才是噪声治理的关键所在。　　治理的困境　　我国变电站降噪治理面临材料体系不完善、降噪材料基本性能基础数据匮乏及检测能力不配套，针对地区气候特点及变电站服役特点的降噪材料匮乏，缺乏可直接应用的标准化、实用性、规范性的降噪材料、装置等。　　记者在国网智能电网研究院的 “电网环境保护与安全防护新材料新技术联合实验室”中，看到了各式各样奇形怪状的“房间”，有些墙面铺满纵横排列的尖劈，有些墙面镶嵌着大大小小的半圆，有些屋子里还堆满了器械、管道和屏幕。　　工程师肖伟民边带领记者参观，边向记者介绍这些“房间”的具体用途，它们分别是消声室、混响室、隔声室、振动试验平台等。“在这些实验室中，通过各类测试可以掌握必要的噪声频谱数据、变电站结构关键特征数据、典型材料的服役耐久性等。在调研基础上，确定材料开发目标，开发新型降噪材料、降噪结构，并完成材料的全面性能测试。”肖伟民说。　　“一方面，电网领域没有完善的针对变电站降噪材料、构件、装置的检验和评判标准可供依据。另一方面，对于材料、装置等的后续服役耐久性关注也严重不足。随着服役时间的延长，降噪材料、装置往往由于耐候性差而逐渐失效，使得变电站面临超标的危险。”聂京凯说。目前，我国城市变电站噪声主要由变压器、电抗器、电容器、母线、风机冷却设备产生，其中主变、电抗器是主要声源之一。“主变的噪声水平差距较大，ABB、西门子等产品整体噪声较国产产品要低，而东芝、日立等产品噪声水平基本与国产产品相当，噪声排放的差距主要是由于硅钢片取向质量、制造工艺、结构设计上存在的差异造成的。”聂京凯告诉记者，随着负荷的增加以及服役时间的延长，设备噪声水平还会增高。　　“国产变压器价格透明，利润微薄，且噪声要求在招标中也不是主要技术指标，没有强制的约束作为驱动，厂家也心有余而力不足，充分体现了高端电工装备制造企业的无奈。”樊超一席话，站在消声实验室里的大家愈发安静了。　　降噪将成常态化　　今后变电站降噪治理将从量体裁衣式的方式，逐步改变为成衣定制式的标准化设计方式，实施集约化管理，发挥规模优势，提高电网工程的建设和管理效率，使其能够满足大规模电网噪声控制的要求。　　北京西南部丰台区境内永定河畔，郁树翠烟，记者走进园博园110千伏变电站看到，这座小巧整洁的小楼安然静谧，与不远处的卢沟古桥遥相呼应。　　园博园变电站属于新建变电站，国网智能电网研究院通过 “系统化设计”、“多场耦合仿真模拟技术”和“微孔纤维复合吸声板”等噪声控制手段的综合运用，使该变电站建成即满足Ⅰ类声环境功能区的排放限值要求。据监测，该站昼间站界噪声排放仅为43.61分贝，是名副其实的低噪声绿色示范站。　　园博园变电站噪声控制工程的主要特色就是应用了国网智能电网研究院的一项最新研究成果———微孔纤维复合吸声板。“与传统材料相比，新材料的低频吸声性能提高2～3倍以上，在强度、耐候性方面也有无可比拟的优势。此外，新材料为环境友好型材料，与目前广泛使用的岩棉、玻璃棉等降噪材料相比，不会产生无机粉尘污染环境，具有回收再利用的环保特性。”樊超一边举着一块白色的微孔纤维吸声板小样，一边向记者介绍。　　谈到今后变电站降噪的发展趋势，聂京凯认为，随着近年来各网省公司噪声治理经费投入的逐年提升，城市变电站噪声的系统性控制也将成为常态化。　　“具体来说，噪声问题应从新建站及在役站分别对待。新建站应从规划、选址、降噪设计、降噪材料和装置的选配、降噪方案实施等综合考虑；而在役站应从噪声评估、站点实堪、降噪设计、降噪材料和装置的选配、降噪方案实施等综合考虑。”聂京凯告诉记者，目前变电站降噪措施缺乏系统性的规划，而且在治理方案上往往不考虑综合因素，仅做到头痛医头脚痛医脚，不能综合兼顾材料选用、结构匹配，改造成本也没有达到最经济的效果。　　在聂京凯看来，在变电站噪声控制领域，辅助降噪措施还将长期存在，且辅助降噪用材料、装置性能将不断得到完善和提高。而针对变电站辅助降噪的各种技术短板，变压器、电抗器等设备本体降噪材料的发展和应用将成为变电站发展的主流技术，“十三五”期间，本体降噪材料将得到充分发展和应用。于此同时，新一代有源降噪技术、基于声振信号的评估和在线监测技术、系统性降噪技术研究将逐步开展，各类降噪材料、装置相关测试、评价标准体系也会日益完善。综上所述，无论是辅助降噪、本体降噪、声振传感，均依赖材料科学的发展和进步。

摘 要：介绍基于GPRS网络无线监控在智能箱式变电站系统监控中的解决方案，描述了系统结构及各其构成模块功能，对系统特点进行了分析。关键词：箱式变电站 GPRS 通讯服务器 监控系统0　 概述　　随着我国城市现代化建设的飞速发展，城市配电系统的不断改造更新，一种新型的智能箱式变电站应运而生，如图1所示，这种新型的箱式变电站将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，由于其具有集成化程度高、工厂预安装、节能、节地、安全、美观等特点，因此在城网建设与改造中得到广泛应用。　　信息化、网络化和智能化的快速发展，要求箱变不仅要安全稳定运行，同时还要具有“四遥”(遥测、遥信、遥调、遥控)的智能化功能；达到故障区段快速准确定位、故障及时切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证快速恢复供电。　　但是，智能箱式变电站一般安装在负荷密集的工矿企业、港口、机场、城市公共建筑、高速公路、地下设施和居民住宅小区等场所；要对智能箱式变电站进行远程监控、系统组网，由于其布线施工比较苦难，一般的现场总线组网方式就很难实现。　　本文介绍的就是一种基于GPRS网络在智能箱式变电站监控系统的应用实例，该系统成功解决了对箱式变电站进行监控监控中存在的布线困难问题，实现了远程监测系统的通讯问题，比有线通讯方式有着无可比拟的优越性。目前该系统在山东淄博电力环网改造箱式变电站系统监控中得以成功的应用，系统运行稳定可靠，达到了预期的效果和设计要求。1　 基于GPRS箱变远程监控系统内部设计　　基于GPRS箱变远程监控系统采用三层网络结构，如图2所示，即现场层、通讯层、管理层。现场层主要由智能仪表组成主要完成箱变内部电量与非电量的数据采集；通讯层主要由智能通讯服务器、GPRS MODEM组成，主要实现现场数据的集中采集和通讯管理；管理层不设监控中心，主要由移动数据终端（用户手机、email邮箱等）组成，主要用于接收箱变内部运行数据；系统借助于移动的GPRS网络实现数据的远程采集和管理。　　箱变内部智能元器件由进线多功能网络电力仪表、漏电报警装置、温湿度控制装置、馈线测量仪表、开关量I/O模块、风机故障检测装置、智能通讯服务器、无线GPRS MODEM等智能器件组成。　　进线回路实现对低压进线侧的全电参量的测量：如检测进线回路的电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量；同时还可以实现对进线回路遥信量的检测，如：进线刀闸，断路器位置，断路器故障等；通过自身的继电器输出模块，完成远程合分断路器的功能。　　馈线回路通过多回路监控单元实现对多条馈线回路点参量的集中采集，主要采集箱变内部馈线回路的电流参量和开关位置信息；直观的了解箱变内部各个馈线的运行负荷状态和开关位置。　　漏电报警装置通过安装在各个回路的零序电流互感器分别采集各回路的漏电流，同时对超出安全警戒的漏电信息发出报警；提高各馈线回路用电安全指数。　　温湿度控制器主要检测箱变内部的温湿度和变压器铁心温度；通过箱变内部的风机和加热器，调节箱变内部的温湿度指数；为箱变内部元器件提供稳定的工作环境；从而提高内部元器件的使用寿命和安全运行指数。　　风机故障检测装置完成对风机制冷风机运行状态进行检测判断，提高整个系统安全运行环境的指数。　　智能通讯服务器为一台嵌入式计算机，其具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统（内嵌uCLinux操作系统）及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。支持用户编程操作，通过用户设计应用程序，实现对箱变内部数据采集、运算处理、任务管理、发送信息存储和与无线GPRS MODEM的通讯等功能。　　无线GPRS MODEM主要实现智能服务器与无限公网的数据传输；GPRS是GSM的一种新数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25 分组数据接入服务。GPRS (General Packet Radio Service)中文含义为通用分组无线服务，它是利用“包交换”（Packet-Switch）的概念所发展出的一套无线传输方式。所谓的包交换就是将Date 封装成许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为象Internet 这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。此外，在GSM phase 2+的标准里，GPRS 可以提供4种不同的编码方式，这些编码方式也分别提供不同的错误保护能力。GPRS技术的应用提高了系统的通讯组网灵活性、稳定性。2 　 基于GPRS箱变远程监控系统功能分析　　系统功能根据箱变实际运行的智能要求和对整体运行成本的节约化进行设计；系统主要由运行故障报警和实时数据采集两大任务模块，如图3所示。　　运行故障报警主要为箱变内部高压开关状态实时监控和变位报警；报警内容如图4所示，包括：故障报警产生日期时间，站号，回路名称，报警内容等信息；报警范围为高低压主断路器实时监测，故障报警，变位报警；馈线断路器状态实时监测及开关变位报警；各馈线回路的漏电报警；箱变内部温度异常报警；风机故障报警；及运行电压的缺相和不平衡报警等报警信息组成。该报警信息主要通过智能元器件对箱变数据进行实时采集、运算、通讯上传至由智能通讯服务器，再由通讯服务器进行运算、分析判断；最后利用GPRS modem把有效的报警信息通过GSM网络发送至指定用户手机；使用户及时响应故障报警，缩短故障恢复时间。同时考虑到GSM网络繁忙和用户手机是否在线等因素，支持报警信息多用户，多次间隔发送。保证信息及时传输至用户，增强系统运行的安全指数。　　实时数据监测，主要完成对箱变内部的实时数据进行监测。邮件内容如图5，包括：子站ID号码，邮件发送日期时间，高低侧遥测：三相电压，三相电流，环境温度，变压器温度；低压进线侧遥测：三相相电压，三相线电压，三相电流，有功功率，无功功率，功率因数，频率，吸收有功电度，无功电度，负荷率，不平衡率；以及馈线回路的三相电流，漏电流等信息。通讯服务器负责数据采集、处理和邮件数据发送；由于邮件发送是采用定时发送机制，为了保证报警数据的实时性，因此对实时数据的采集也是定时完成的，即在需要发送邮件之前由通讯服务器负责数据的采集，处理，存储；然后编辑邮件进行定时邮件发送，最终完成实时数据的远程发送。3　 基于GPRS箱变远程监控系统特性　　经济性；由于监控站点相对分散，大大减少了线缆铺设的施工难度；只要有GPRS网络覆盖的场所即可完成对箱变子站的监控；不设监控主站，系统的实时数据采用定时发送；报警信息实时短消息发送，大大减少了利用GPRS网络产生的数据流量费用；减少系统运行的成本，降低系统的运行费用。　　稳定性与可靠性；本系统是基于嵌入式计算机系统完成的，数据采集、报警发送、邮件发送都是有通讯服务器即嵌入式计算机完成；嵌入式计算机内嵌uCLinux操作系统，具有很强的稳定性与可靠性；避免系统因软件和硬件造成的系统故障，提高了系统运行的免维护性。　　独立性；可以不依赖有固有的监控主站独立运行；每个子站都是一个独立运行的监控单元，单个子站的故障不会影响其它站点的正常使用；减少了因为监控主站单点故障造成的整个系统瘫痪的弊端。　　实时性；系统所有的功能都是有嵌入式计算机负责完成，嵌入式计算机采用了具有实时性很高的uCLinux操作系统，同时借助于覆盖范围广，覆盖信号强，传输速度快的GPRS网络，极大提高了系统数据采集、运算处理和报警发送的实时性；极大的提高了报警系统实时性，缩短故障报警的响应时间。　　易用性；系统通过内部配置文件完成对移动数据接收终端的配置，方便用户对移动数据接收终端信息的变更；主要完成完成的变更信息为：短信报警发送次数、发送时间间隔、接收SIM号码、发送邮箱地址、接收邮箱地址、发送邮件间隔、站地址等信息的变更；用户把变更后的配置文件通过FTP上传工具上传至通讯服务器即可完成对监控站点信息的变更；方便用户对监控站点信息修改和维护。4　 结束语　　目前在智能箱式变电站智能化监控系统的通信中，主要采用数传电台、GSM短消息、光纤接入等方式。数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平时运行无需额外费用，缺点是受地形、气候的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报；GSM短消息方式可以实现主动上报，缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长；光纤通信稳定可靠，但是施工成本投入太大、扩展性差、光纤及设备等的维护方面很不方便；而GPRS通信则避免了以上问题，组网灵活，数据传输速度快，提高数据采集的灵活性和稳定性。　　实践证明，该系统不仅可以用于远程电力监控，在远程抄表电能管理方面也有很好的应用前景。

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