禹化彬

（山東泰開自動化有限公司，山東 泰安 271000）

1 電廠概述

峰峰集團薛村礦煤矸石熱電廠項目是經(jīng)河北省發(fā)改委批準(zhǔn)，列入省、市重點工程的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展項目。項目總投資近6000 萬元，占地2000m2，建設(shè)規(guī)模為2×25MW 抽凝式汽輪發(fā)電機組+2×130t/h 循環(huán)流化床鍋爐，年發(fā)電量為27500 萬kWh，煤矸石利用35 萬t/年。電廠2005年6月8日開工建設(shè)，2006年11月工程竣工。2007年1月，110kV 并網(wǎng)工程開工建設(shè)，同年8月竣工，10月16日調(diào)試運行發(fā)電。（電廠如圖1所示）項目建設(shè)在工程質(zhì)量、投資、進度及安全等方面較好地實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。該工程采用GΙS在線監(jiān)測技術(shù)，F(xiàn)BZ2620 產(chǎn)品能夠?qū)崟r監(jiān)測GΙS 開關(guān)各個氣室SF6氣體狀態(tài)、斷路器機械特性、開關(guān)位置、開關(guān)分合次數(shù)等進行監(jiān)測，使運行人員通過人機界面就可很直觀的看到現(xiàn)場的運行數(shù)據(jù)，能滿足電力配網(wǎng)自動化和設(shè)備檢修的需要。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

FBZ2620 GΙS 在線監(jiān)測主要由硬件、軟件兩部分構(gòu)成。

2.1 硬件構(gòu)成

硬件主要由工業(yè)控制計算機、PLC（可編程序控制器）智能控制柜及采集裝置（參量傳感器）3 部分構(gòu)成。

1）工業(yè)控制計算機。工業(yè)控制計算機是整個監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其配置有很強的數(shù)據(jù)處理能力，能及時快速的處理由下位機傳上來的大量的數(shù)據(jù)和報警信號，并將信號和數(shù)據(jù)以圖形及數(shù)字方式進行提示，方便查詢，還有參數(shù)值的修改及報表打印均在工業(yè)控制計算機的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下進行。因此工業(yè)控制計算機性能的優(yōu)劣將對整個監(jiān)測系統(tǒng)的性能產(chǎn)生決定性影響。所以本站采用了性能好的工業(yè)控制計算機，內(nèi)裝優(yōu)質(zhì)的操作系統(tǒng)。

圖1 薛村礦煤矸石熱電廠及監(jiān)控界面

2）PLC 智能控制柜?？刂乒癫捎肞LC 來對封閉式組合電器進行在線監(jiān)測和控制。（PLC 控制柜如圖2所示）PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)置的智能控制裝置，廠家在硬件和軟件上都采取了大量的抗干擾措施。在控制方式上PLC 與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，控制方式由硬件接線改為軟件控制，方便了設(shè)計與維護；控制功能由簡單的邏輯控制改為能完成復(fù)雜運算的程序控制系統(tǒng)，增強了系統(tǒng)的控制能力，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。另外，系統(tǒng)所用的PLC 是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)三者有機結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它作為用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機，有好多獨特優(yōu)點，具體如下：①可靠性高，抗干擾能力強；在PLC 設(shè)計中，在硬件上對元器件進行嚴(yán)格的篩選和老化，采用電源多級濾波和穩(wěn)壓措施、電磁屏蔽、輸入輸出濾波、光電隔離及通道間絕緣，輸入電源和輸出電源均可相互獨立，還設(shè)置了聯(lián)鎖、檢測與診斷電路；在結(jié)構(gòu)上采用密封防塵抗震的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部封裝；在軟件上采用循環(huán)掃描工作方式、程序語法檢查、故障檢測后報警、保護數(shù)據(jù)、封鎖輸出及自動恢復(fù)等措施。所有的特殊設(shè)計使PLC 的平均無故障間隔時間達10 萬小時；②接口模塊功能強、品種多；③適應(yīng)性強，使用面廣。既可現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)方控制；④編程簡單、直觀；⑤體積小，重量輕，功耗低。FBZ2620 GΙS 在線監(jiān)測系統(tǒng)控制柜如圖2所示。

圖2 FBZ2620 GIS 在線監(jiān)測系統(tǒng)控制柜

3）監(jiān)測采集裝置（參量傳感器）

（1）YMJ-1A 密度監(jiān)測器：YMJ-1A 監(jiān)測器將SF6 遠(yuǎn)傳密度監(jiān)視器內(nèi)的壓力傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并依據(jù)SF6 遠(yuǎn)傳密度監(jiān)視器內(nèi)的數(shù)字溫度傳感器測量出的溫度值，經(jīng)過公式計算后得出20℃時壓力值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，然后又將此信號轉(zhuǎn)換為RS485 信號，從而實現(xiàn)密度遠(yuǎn)傳。

（2）DJX-G5（T）型集中式監(jiān)測器：是用于高壓斷路器在線監(jiān)測的一個重要設(shè)備，用來處理外部傳感器輸入的各種信號，對模擬量進行轉(zhuǎn)換和計算，主要監(jiān)測儲能電機電流、機構(gòu)箱溫濕度、合分閘線圈電流、合分閘時間和速度、線路中三相電流及累計開斷電流（測量經(jīng)CT 后的二次電流）等參數(shù)。對外還可以輸出DC24V 電源為系統(tǒng)中的YMJ-1A監(jiān)測器和YYK-1A 監(jiān)測器供電，并采集它們的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一向系統(tǒng)監(jiān)測主機傳輸數(shù)據(jù)。

（3）WD-x/WL-x 型位移傳感器：WD-x /WL-x型位移傳感器是山東泰開自動化有限公司用于測量斷路器機械特性的一種傳感器，它采用導(dǎo)電塑料作為變阻器材料，具有精度高、線性度好、啟動力矩小等特點，又因為它采集的信號是連續(xù)性信號，而非離散性信號，所以更能真實的反映斷路器的行程特性。

各個氣室SF6氣體的狀態(tài)、斷路器機械特性、開關(guān)位置狀態(tài)等監(jiān)測數(shù)據(jù)和狀態(tài)量匯總后通過通訊方式上傳至后臺計算機，并給出越限報警、欠壓信號、機構(gòu)運行狀況等等，最后經(jīng)格式化處理后形成數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫,以方便運行和檢修人員查詢使用。

2.2 軟件構(gòu)成

軟件則采用先進的三維力控Forcecontrol 組態(tài)監(jiān)控軟件及S7 系列PLC 編程軟件; 運行人員利用鼠標(biāo)或鍵盤操作監(jiān)控界面的圖形（控鍵），即可查看當(dāng)前SF6 氣體和機械特性的實時情況和歷史運行數(shù)據(jù)。并以模擬表盤、曲線和數(shù)字顯示的形式提示運行人員。通信方面采用了RS485 及自由口通信方式，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確可靠。通信狀態(tài)如圖3所示。

圖3 通信狀態(tài)監(jiān)測圖

3 應(yīng)用結(jié)果

1）該工程自2006年11月投運以來，通過現(xiàn)場比對和調(diào)整，F(xiàn)BZ2620 GΙS 在線監(jiān)測系統(tǒng)能實時監(jiān)測GΙS 氣室的密度、斷路器機械特性、開關(guān)位置狀態(tài)等。通過近幾年的運行情況看，該系統(tǒng)具有很強的環(huán)境適應(yīng)能力，在嚴(yán)冬和酷暑的地區(qū)運行，未發(fā)現(xiàn)異常；在0.5/0.45/0.4 和0.4/0.3 表壓下，沒有SF6氣體泄漏，氣密性好；傳感器采用不銹鋼外包裝，接口為優(yōu)質(zhì)銅材料，抗干擾、抗腐蝕能力強；該系統(tǒng)應(yīng)用比較成功，具有很好的推廣價值。

2）目前在運行的GΙS 或斷路器，如采用SF6氣體密度在線監(jiān)測，只要在每個氣室的接口，將原接口改為可安裝密度傳感器的接口即可實施，對設(shè)備本體沒有改變，也不影響設(shè)備的正常運行和檢修。

3）監(jiān)測數(shù)據(jù)能實時準(zhǔn)確的上傳到監(jiān)控計算機，監(jiān)控界面形象直觀，并進行了數(shù)據(jù)存儲、畫出運行數(shù)據(jù)歷史曲線、并進行了報警信號試驗，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。很好的實現(xiàn)了SF6密度在線監(jiān)測在惡劣環(huán)境下應(yīng)用的技術(shù)性難題。該技術(shù)已穩(wěn)定運行在全國幾十個廠礦企業(yè)和電力局，為GΙS 的檢修節(jié)約了人力物力和減少了停電時間、提高了設(shè)備的安全運行和管理水平，為智能化變電站的建設(shè)做出了較大的貢獻。

相關(guān)應(yīng)用案例圖如圖4、圖5所示。

圖4 2012年濱州惠民兵圣220kV GIS 站調(diào)試運行圖

圖5 GIS 在線監(jiān)測在國家風(fēng)光儲輸示范電站運行圖

[1] 黎斌.SF6高壓電器設(shè)計[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社.

[2] 張鑫.高壓SF6開關(guān)設(shè)備鋁鑄造殼體系統(tǒng)檢漏方法[J].高壓電器,2010,12(46).