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变电站微气象智能监测系统变电站微气象智能监测系统概述变电站微气象智能监测系统通过气象传感器实时采集输电线路现场的风速、风向、气温、湿度、气压、雨量和光辐射等微气象参数,并绘制曲线和进行数据累计,可准确掌握现场的微气象条件和环境状况,为设计部门进行合理规划提供直接数据资料,为运行部门进行故障预警和判断、保护线路安全、提高线路输送容量提供科学依据。变电站微气象智能监测系统组成主要由一体化数字传感器、输电线路状态监测代理、主站系统、电源等终端设备组成。一体化数字传感器实时采集输电线路现场的风速、风向、气温、湿度、气压、雨量和光辐射等微气象参数;输电线路状态监测代理可部署在杆塔上或者变电站中,负责汇集微气象传感器监测装置的数据,并替代监测装置与主站系统进行安全的双向数据通信;[img=变电站微气象智能监测系统,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210110859546638_5854_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]主站系统负责接入各类输电设备状态监测信息,并进行集中存储、统一处理,实现对微气象环境、微风振动、舞动、覆冰等各个线路运行状态参数的在线分析、评估,完成多参数预警、趋势分析、统计报表等功能。变电站微气象智能监测系统功能主要用于构建区域气象监测及灾害预警系统,便于掌握区域气候特点和规律,以及线路微气象区域,指导生产运行工作及事故应急处置工作;实时监测输电线路局部地区的气象环境(风速、风向、气温、湿度、气压、雨量和光辐射等气象参数);将采集到的气象数据及变化情况以报表、统计图、曲线等方式向用户展示,为灾害预测、线路检修提供气象信息。[img=变电站微气象智能监测系统,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210110900233431_1674_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]
“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:电网是一个不可分割的整体,对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站自动化控制是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本,提高经济效益,向用户提供高质量电能服务的一项措施。本文就基于Acrel-3000电力监控软件和ACR220ELK、ACR230EFLK、ACR330EFLK网络电力仪表的上海罗泾矿石码头的电能管理系统,简单的介绍下组态软件在变电站电能管理方面的应用。该系统设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理,实现了微机在配电室中无人管理的功能,省去了值班人员现场操作断路器的烦琐,提高了供电质量和管理水平,具有简明实用、投资少等优点。 关键词:电力监控软件 电力仪表 电能管理 0 概述 当前,国内很多建筑配电仍普遍采用箱式变电站配以低压电缆分接箱实现分散供电,给整个系统的运行管理带来了很多的不便,计算机技术和网络通信技术日趋成熟,配电系统测量、控制等功能的智能化、网络化已是发展的必然趋势,配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。 智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接,实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行的自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。 本文以上海罗泾矿石码头电能管理系统为例子,简单介绍以下变电站的智能化管理。1 系统分析 上海罗泾矿石码头有限公司由上海国际港务(集团)股份有限公司、香港珏瑞投资有限公司、宝山钢铁股份有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司,以共同投资、共同经营的方式合资组建。公司于2007年11月1日正式成立,港区位于宝山罗泾地区,距市中心38Km,距吴淞口约17km,年吞吐量2200万吨,可同时停靠2艘20万吨级(经减载)的超大型散货船舶,并可对2万吨级海轮直接进行装船作业。在世界上首次实现供供码头和大型钢铁企业之间的工业物流配送新理念,进行物流链于生产链的无缝隙衔接。 上海安科瑞电气股份有限公司于2009年11月承接上海罗泾矿石码头远程自动抄表系统项目的设计与实施。采用Acrel-3000型电力监控系统, 本监控系统的监控范围:上海罗泾矿石码头3.5万总变、2#分变、2B分变、3#分变、4#分变安装的100多个安科瑞提供的带通讯电表。项目启动前买方需提供配电系统一次系统图、平面图、二次系统图等,以供卖方设计参考。卖方按照买方的实际需求和智能元器件的功能,完成系统的设计,主要功能为:一次主接线图界面显示;电参量遥测及电参量越限报警;事件记录,系统运行异常监测;故障报警及操作记录;电能报表查询与打印;系统负荷、谐波的实时、历史曲线,用户权限管理等主要功能,实际细化功能卖方可以根据买方的使用习惯和需求做可行性修改。 整个系统采用网络分布式结构,监控主机位于办公大楼八楼的计算机房内,四个变电站分别立在码头的四个位置,各个变电站均含有10KV、700V、400V供配电系统,变电所配电柜内安装有本公司的ACR330ELFHK、ACR230ELFHK、ACR220ELFHK仪表共计100多个回路。系统采用开放的通讯协议,通过现场总线与高低压配电系统等相连,实现数据通讯功能。2 系统的结构 本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示: 隔层主要的设备为:多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内,这些装置均采用RS485通讯接口,通过现场MODBUS总线组网通讯,实现数据现场采集。 中间层主要为:通讯服务器,其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集,同时远传至站控层,完成现场层和站控层之间的数据交互。 站控层:设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上,集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式显示给用户,同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备,实现远程遥控功能。 以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议,RS485采用屏蔽线传输,一般都采用二根连线,接线简单方便;通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据,数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗噪声干扰能力增强,总线上允许连接多达32个设备,最大传输距离为1.2km。3 系统的主要功能3.1 数据采集与处理 数据采集是配电监控的基础,数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成,实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括:三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。 数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户,达到配电监控的自动化化和智能化要求,同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。3.2 人机交互 系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面,CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图,显示配电系统设备状态及相应实时运行参数,画面定时轮巡切换;画面实时动态刷新;模拟量显示;开关量显示;连续记录显示等。 在配电系统发生运行故障时,会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路,同时自动记录事件发生的时间地点,以被用户查询,追忆故障原因。3.4 数据库建立与查询 主要完成遥测量和遥信量定时采集,并且建立数据库,定期生成报表,以供用户查询打印。3.5 电能成本管理 自动进行日、月、年的电能统计,可以进行尖、峰、平、谷时段设定,实现具有电能分时计费功能,同时生成日、月、年报表,电能棒图、饼图、电能曲线图等。3.6 用户权限管理 可根据买方要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户,设置不同的权限组,防止因人为误操作给生产,生活带来的损失,实现配电系统的安全,可靠运行。3.7 运行负荷曲线 定时采集进线及重要回路电流负荷参量,自动生成运行负荷趋势曲线的,方便用户及时了解设备的运行负荷状况、实时显示重要回路的谐波数据(2—31次谐波),以及查询历史谐波数据等。3.8 系统特点 通讯线接点少,画面显示直观,数据刷新快,及时反应现场设备的运行状况,同时系统操作简单,方便用户使用,各种功能可根据用户的需求灵活变化,系统的设计快捷方便,修改软件也不繁琐。4 结束语 本文讲述了变电站综合自动化系统的特征、结构及其功能。变电站自动化是一个系统工程,要实现变电站自动化的功能,还有许多技术问题需要攻关解决,作者相信在不太远的一段时间管理便捷化的变电站自动化系统,将有一个蓬勃的发展期。