一种变电站暖通自动控制方法及其装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103163846 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103163846 A *CN103163846A* (21)申请号 201110416049.1 (22)申请日 2011.12.14 G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 河南省电力勘测设计院 地址 450007 河南省郑州市中原西路 212 号 (72)发明人 严迪春 韩卡 陈凯 (74)专利代理机构 郑州中原专利事务所有限公 司 41109 代理人 张春 李想 (54) 发明名称 一种变电站暖通自动控制方法及其装置 (57) 摘要 一种变电站暖通自动控制方法， 实时从蓄。

2、电 池室、 主变压器室、 配电间室、 继电器室、 电抗器 室和控制室分别检测温度信号、 蓄电池室的漏氢 信号和风机出口的风压信号， 并将检测得到的温 度信号、 漏氢信号和风压信号均发送至控制系统 ； 控制系统输出启停信号至各个暖通设备控制模块 和通讯模块中， 所述暖通设备控制模块和通讯模 块根据接收到的启停信号而相应地控制就地设备 动作 ； 同时， 各个暖通设备控制模块和通讯模块 也将自身的启停状态信息发送至控制系统。本发 明将变电站就地人工操作的暖通轴流风机、 屋顶 风机、 空调、 电暖器等设备首次实现集中控制的方 式， 并实现根据环境要求和联锁要求自动运行。 (51)Int.Cl. 权利要。

3、求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103163846 A CN 103163846 A *CN103163846A* 1/1 页 2 1. 一种变电站暖通自动控制方法， 其特征在于 ： 实时从蓄电池室、 主变压器室、 配电间 室、 继电器室、 电抗器室和控制室分别检测温度信号、 蓄电池室的漏氢信号和风机出口的风 压信号， 并将检测得到的温度信号、 漏氢信号和风压信号均发送至控制系统 ； 控制系统输出 启停信号至各个暖通设备控制模块和通讯模块中， 所述暖通设备控制。

4、模块和通讯模块根据 接收到的启停信号而相应地控制就地设备动作 ； 同时， 各个暖通设备控制模块和通讯模块 也将自身的启停状态信息发送至控制系统。 2. 根据权利要求 1 所述的变电站暖通自动控制方法， 其特征在于 ： 在事故情况下， 控制 系统对各个暖通设备控制模块发出联锁要求信息， 同时各个暖通设备控制模块接受火灾报 警系统的信号， 使所有暖通设备控制模块处于保护模式。 3. 根据权利要求 1 所述的变电站暖通自动控制方法， 其特征在于 ： 所述的控制系统将 采集的温度信号、 漏氢信号、 风压信号和各个暖通设备控制模块的启停状态、 空调通讯模块 信息均传送至操作员站， 实现远方监视功能。 4。

5、. 一种变电站暖通自动控制装置， 其特征在于， 它包括 ： 就地检测设备， 包括位于电池室、 主变压器室、 配电间室、 继电器室、 电抗器室、 控制室 的温度变送器 （3） ， 和位于蓄电池室的漏氢检测仪 （4） ， 各风机出口风压测量装置 （13） ； 控制系统 （1） ， 所述控制系统由DCS或者PLC构成， 并置于控制机柜内， 机柜接收各个温 度变送器 （3） 和漏氢检测仪 （4） 、 风压测量装置 （13） 及各设备反馈信号， 并输出指令信号至 就地被控设备的控制模块 （5） 或通讯模块 （6） ； 控制模块 （5） ， 即为风机和电暖器的控制回路和反馈回路， 装于集中动力柜或者就地控。

6、 制箱 （14） 内， 使集中动力柜或者就地控制箱具有远方启停和反馈接口， 每个暖通设备控制 模块对应控制一种就地控制设备 ； 就地控制设备， 包括轴流风机 （8） 、 电暖气 （9） 、 屋顶风机 （11） ； 通讯模块 （6） ， 主要用于空调设备， 通过通讯电缆连接各空调至控制系统 （1） ， 每个空 调通讯模块对应控制一个空调 （10） 。 5. 根据权利要求 4 所述的变电站暖通自动控制装置， 其特征在于 ： 所述动力及控制回 路中的各个暖通控制模块均与变电站火灾报警系统相连接。 6. 根据权利要求 4 所述的变电站暖通自动控制装置， 其特征在于 ： 所述的控制系统还 与变电站自动化。

7、主站端通讯， 可将控制系统的运行状况传至管理层。 权 利 要 求 书 CN 103163846 A 2 1/4 页 3 一种变电站暖通自动控制方法及其装置 技术领域 0001 本发明涉及一种智能变电站专用采暖通风设备自动控制系统， 属于变电站暖通和 自动控制技术领域。 背景技术 0002 常规变电站暖通系统主要包括 ： 在蓄电池室、 变压器室等电气房间和 GIS 及电缆 隧道设置轴流风机， 一般采用机械排风及自然进风方式， 日常通风换气排出室内余热， 亦兼 做事故排风。日常运行管理一般由值班人员人工判断风机开启条件， 手动就地操作风机启 停 ； 在控制室、 继电器室等房间设分体空调， 夏季降温。

8、及冬季采暖。日常运行管理一般由值 班人员人工判断空调开启条件， 手动就地操作空调启停 ； 在水泵房设置电暖气冬季采暖， 手 动就地开启， 长期运行。 0003 2009 年 5 月， 国家电网公提出了立足自主创新， 建设智能电网的发展目标。为贯 彻这一战略部署， 国家电网公司智能电网部联合各研究院共同编制了 智能变电站技术导 则 。 导则中对变电站辅助设施中的采暖通风设备做出如下功能要求 ： 宜具备变电站设备运 行温度、 湿度等环境定时检测功能， 实现空调、 风机、 加热器的远程控制或与温湿度控制器 的智能联动， 优化变电站管理。 0004 因此， 设计开发一种全新的智能变电站专用暖通设备控制。

9、系统， 将非常有实用价 值和推广前景。 发明内容 0005 本发明的目的是 ： 设计一种全新的智能变电站暖通设备控制系统， 可以集中监视 和控制环境温度和暖通设备， 使原来就地人工操作的设备可以实现自动控制和联锁保护， 提高变电站暖通系统控制水平。 0006 为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案 ： 一种变电站暖通自动控制方法， 实时从蓄电池室、 主变压器室、 配电间室、 继电器室、 电 抗器室和控制室分别检测温度信号、 蓄电池室的漏氢信号和风机出口的风压信号， 并将检 测得到的温度信号、 漏氢信号和风压信号均发送至控制系统 ； 控制系统输出启停信号至各 个暖通设备控制模块和通讯模块中， 。

10、所述暖通设备控制模块和通讯模块根据接收到的启停 信号而相应地控制就地设备动作 ； 同时， 各个暖通设备控制模块和通讯模块也将自身的启 停状态信息发送至控制系统。 0007 在事故情况下， 控制系统对各个暖通设备控制模块发出联锁要求信息， 同时各个 暖通设备控制模块接受火灾报警系统的信号， 使所有暖通设备控制模块处于保护模式。 0008 所述的控制系统将采集的温度信号、 漏氢信号、 风压信号和各个暖通设备控制模 块的启停状态、 空调通讯模块信息均传送至操作员站， 实现远方监视功能。 0009 一种变电站暖通自动控制装置， 它包括 ： 就地检测设备， 包括位于电池室、 主变压器室、 配电间室、 继。

11、电器室、 电抗器室、 控制室 说 明 书 CN 103163846 A 3 2/4 页 4 的温度变送器， 和位于蓄电池室的漏氢检测仪， 各风机出口风压测量装置 ； 控制系统， 所述控制系统由 DCS 或者 PLC 构成， 并置于控制机柜内， 机柜接收各个温度 变送器和漏氢检测仪、 风压测量装置及各设备反馈信号， 并输出指令信号至就地被控设备 的控制模块或通讯模块 ； 控制模块， 即为风机和电暖器的控制回路和反馈回路， 装于集中动力柜或者就地控制 箱内， 使集中动力柜或者就地控制箱具有远方启停和反馈接口， 每个暖通设备控制模块对 应控制一种就地控制设备 ； 就地控制设备， 包括轴流风机、 电暖。

12、气、 屋顶风机 ； 通讯模块， 主要用于空调设备， 通过通讯电缆连接各空调至控制系统， 每个空调通讯模 块对应控制一个空调。 0010 所述动力及控制回路中的各个暖通控制模块均与变电站火灾报警系统相连接。 0011 所述的控制系统还与变电站自动化主站端通讯， 可将控制系统的运行状况传至管 理层。 0012 采用上述技术方案的本发明， 具有以下优点 ： （1） 将变电站就地人工操作的暖通轴流风机、 屋顶风机、 空调、 电暖器等设备首次实现 集中控制的方式， 并实现根据环境要求和联锁要求自动运行。 0013 （2） 实现风机、 电暖器等设备的集中控制， 需要集中的动力柜或者分散的控制箱， 在其中增。

13、加控制回路和反馈回路 （总称控制模块） ， 以实现能够接受远方指令的功能。 0014 (3) 实现空调设备的纳入此系统集中控制， 需要空调中加装通讯模块， 并且在集 中控制柜加装相应的通讯卡件， 使其参数能够全部上传， 以实现能够接受远方设定的功能。 0015 （4） 全智能设计， 配备先进的模块化工业计算机系统， 拥有自动、 手动、 显示、 通讯 等功能， 符合变电站智能化的发展要求。 0016 因此， 本发明从根本上改变了变电站的暖通设备系统组成、 施工和运行管理方式， 全年运行实现智能控制， 减低运行人员劳动强度， 安全性与经济性得到提高， 适于规模生产 应用。 附图说明 0017 图 。

14、1 为本发明的控制原理框图。 0018 图 2 为蓄电池室风机控制逻辑图。 0019 图 3 为轴流风机控制模块图。 0020 图 4 为电动机反馈回路图。 具体实施方式 0021 如图 1 所示， 一种变电站暖通自动控制方法， 实时从蓄电池室、 主变压器室、 配电 间室、 继电器室、 电抗器室和控制室、 电缆隧道分别检测温度信号， 以及蓄电池室漏氢信号 和各风机出口风压， 并将检测得到的各个温度信号和漏氢信号、 风压信号均发送至控制系 统。控制系统中采用具有通讯功能的可编程控制器 PLC 或者分散控制系统 DCS 进行控制， 并根据控制要求逻辑与编程， 输出启停信号至各个暖通设备控制模块和通。

15、讯模块中， 上述 暖通设备控制模块和通讯模块和根据接收到的启停信号而相应地控制就地控制设备动作 ； 说 明 书 CN 103163846 A 4 3/4 页 5 同时， 各个暖通设备控制模块和通讯模块也将自身的启停状态信息发送至控制系统。 这样， 本发明实现了整个变电站暖通设备的自动控制， 控制系统通过操作员站实现对设备启停、 运行工况监视和调整以及事故处理。 。在操作员站中， 有多幅操作显示画面， 通过画面可以 对整个控制系统进行操作并监视系统的运行。 0022 除此之外， 在事故情况下， 控制系统对各个暖通设备控制回路发出联锁要求信息， 同时各个暖通设备控制模块接受火灾报警系统的信号， 使。

16、所有暖通设备控制模块处于保护 模式。另外， 控制系统将控制系统所有采集信息和自身信息以通讯方式均传送至变电站自 动化主站端， 仅为便于上层管理和调用数据， 不用于操作。 0023 本发明中控制系统采用的控制要求逻辑具体为 ： a、 蓄电池室 ： 室内温度大于 25时， 风机、 直流空调开启并处于冷风状态 ； 温度达到 20时， 风机、 空调停 ； 此时， 进风百叶为常开状态， 空调制冷量选择时应考虑新风负荷。 0024 室内温度小于 15时， 风机、 直流空调开启并处于热风状态 ； 温度达到 20时， 风 机、 空调停。此时， 进风百叶均为常开状态， 空调制冷量选择时应考虑新风负荷。 0025。

17、 室内设氢气浓度监测装置， 浓度达到限制开启风机， 空调关。 0026 自动检测风机、 空调的故障， 报警信号传至控制系统。 当蓄电池或者空调故障的时 候， 开启风机， 关闭空调。蓄电池室风机宜设置备用， 备用率 2x50%， 一台风机故障或者风压 过低， 开启备用风机。 0027 b、 主变压器室 ： 变压器室进风百叶窗常开， 室内温度达到 42时， 风机开 ； 风机运 行后室内温度达到 39时， 风机关。 0028 c、 配电间及电抗器室 ： 进风百叶窗常开， 室内温度达到 35时， 风机开 ； 风机运行 后室内温度达到 30时， 风机关。 0029 d、 GIS 及电缆隧道 ： 风机常开。

18、， 备用 ； 检测并远传故障报警信号， 日常通风量不少 于 6 次 /h。 0030 e、 控制室、 继电器室 ： 室内设温度传感器， 夏季温度大于 28时， 空调开冷风状 态 ； 温度达到 25时， 空调停 ； 冬季或过渡季节温度低于 18时， 空调开热风状态 ； 温度达 到 20时， 空调停。 0031 以蓄电池室为例， 逻辑图如 2 所示。 0032 如图 2 所示， 一种变电站暖通自动控制装置， 由控制系统 1 和就地检测设备、 控制 模块 5 和就地被控设备组成。 0033 其中， 就地检测设备包括位于电池室、 主变压器室、 配电间室、 继电器室、 电抗器 室、 控制室的温度变送器 。

19、3， 和位于蓄电池室的漏氢检测仪 4， 各风机出口风压测量装置 13。 0034 变电站内设置一个控制系统 1， 控制系统 1 由 DCS 或者 PLC 构成， 并置于控制机柜 内， 机柜接收各个温度变送器 3 和漏氢检测仪 4、 风压测量装置 13 及各设备反馈信号， 并输 出指令信号至就地被控设备的控制模块 5 或通讯模块 6。 0035 控制模块 5 即为风机和电暖器的控制回路和反馈回路， 装于集中动力柜或者就地 控制箱 14 内， 使集中动力柜或者就地控制箱具有远方启停和反馈接口， 每个暖通设备控制 模块对应控制一种就地控制设备。动力柜 / 控制箱 14 接受总控制电源并分配给其它动力。

20、 柜控制电源， 或者采用分散的控制箱。箱柜内装配各轴流风机动力回路， 并加装控制模块， 使之可以接受控制系统和火灾报警系统来的控制指令， 并反馈设备状态。 说 明 书 CN 103163846 A 5 4/4 页 6 0036 就地控制设备包括轴流风机 8、 电暖气 9 和屋顶风机 11。 0037 通讯模块6主要用于空调设备， 在空调内加装485通讯口或者现场总线接口板， 与 之对应控制系统应具有相同通讯协议的卡件， 通过通讯电缆连接各空调至控制系统 1， 每个 空调通讯模块对应控制一个空调 10。 0038 以一台轴流风机为例， 具体接线原理如下 ： 如图 3、 图 4 所示， 控制回路采。

21、用交流 220V 电源， 对应于中性点接地的厂用电系统， 控制电源从 380V.AC 电源的 A 相及中性线引 出， 108 为控制电源的空开进线回路。109 为控制回路形成的跳闸信号， 使接触器 114 失电 后， 电动机即跳闸。110 为合闸控制回路， 首先通过就地 / 远方切换开关 112 选择在控制系 统方式， 其中 104 即为本控制系统输出的启动指令， 当控制指令发出时， 接点闭合， 继电器 K-1线圈带电， 使109中的K-1常开接点闭合， 则接触器114带电， 动力回路中接触器的接点 闭合， 则动力回路通电， 电动机启动。 111为跳闸控制回路， 通过就地/远方切换开关112选。

22、 择在控制系统方式， 105 即为本控制系统输出的停止指令， 106 为火灾报警系统输出的停止 指令， 当其中之一发出指令， 则继电器 K-2 线圈带电， 使 109 中的 K-2 常闭接点断开， 则接触 器 114 失电， 动力回路中接触器的接点断开， 动力回路断电， 电动机停止。继电器 K-3 为电 源监视继电器， 当控制回路失电时， K-3 的接点可以远传至控制系统报警 116。另外， 从接触 器上取出的接点合位反馈 118 跳位反馈 119 用于远传至控制系统， 就地 / 远方切换开关用 于柜上和控制系统转换控制主权， 并有就地控制反馈信号 117 远传至控制系统。在图 3 中， 10。

23、1 为 380V.AC 电动机动力回路， 102 为电动机控制回路， 103 为电动机反馈回路， 104 为本 控制系统来停止信号， 105 为火灾报警系统来停止信号， 106 为本控制系统来启动信号， 107 为电源监视继电器 K-3， 108 为电动机控制回路的进线空气开关， 109 为跳闸信号， 110 为控 制合闸回路， 11 为控制跳闸回路电源监视回路， 112 为就地 / 远方切换开关 CK， 113 为热继 电器 RJ， 114 为交流接触器 C， 115 为行程开关 WK， 116 为电源故障反馈信号至控制系统， 117 为就地控制反馈信号至控制系统， 118 为电动机合位反馈。

24、信号至控制系统， 119 为电动机跳 位反馈信号至控制系统， 120为柜上带灯合闸按钮HA， 121为柜上带灯跳闸按钮TA， 122为合 闸继电器 K-1， 123 为跳闸继电器 K-2。 0039 控制系统还与变电站自动化主站端和操作员站通讯连接。在操作员站中， 有多幅 操作显示画面， 通过画面可以对整个控制系统进行操作并监视系统的运行。 说 明 书 CN 103163846 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103163846 A 7 2/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103163846 A 8 3/3 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103163846 A 9 。