廖毅 李星辰

摘要：由于在運(yùn)換流站產(chǎn)生噪音過(guò)大擾亂附近居民正常生活，供電公司在換流站圍墻出加裝了隔音屏障。加裝隔音屏障后，換流站內(nèi)設(shè)備常年處于一種高溫運(yùn)行環(huán)境中，尤其是換流變區(qū)域內(nèi)的二次控制柜。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種基于藍(lán)牙傳輸?shù)臏囟入x線采集系統(tǒng)，用于離線采集二次控制柜內(nèi)不同區(qū)域的歷史溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行二次控制柜不同區(qū)域的溫度趨勢(shì)分析。本文介紹了一種基于藍(lán)牙傳輸?shù)臏囟入x線采集系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)工作流程，并在某換流站選取二次控制柜內(nèi)上、中、下三個(gè)位置進(jìn)行安裝測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)具備安裝方便快捷，便于讀取歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)維人員更好的掌握二次控制柜的溫度分布，修正了過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度閾值，便于運(yùn)維人員有重點(diǎn)的進(jìn)行巡視，同時(shí)為二次控制柜的環(huán)境治理積累了有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：換流站區(qū)域溫度；離線采集溫度；藍(lán)牙；二次控制柜

0引言

目前，已投入運(yùn)行的直流換流站經(jīng)常受到附件居民投訴噪音過(guò)大，影響居民的正常生活[1]。多地供電公司為解決噪音擾民問(wèn)題，在換流站圍墻加裝隔聲屏障[2]。

位于廣州的某換流站，加裝了隔音屏障解決噪音擾民問(wèn)題，但廣州地處亞熱帶沿海，屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，有溫暖多雨、光熱充足夏季長(zhǎng)的特點(diǎn)，在環(huán)境溫度高、同時(shí)換流變散熱器散熱的基礎(chǔ)上，再包圍一層隔音屏障，使得換流變區(qū)域設(shè)備常年處于一種高溫的運(yùn)行環(huán)境中。這對(duì)設(shè)備運(yùn)行是一種考驗(yàn)，特別是影響控制屏柜內(nèi)的二次設(shè)備的運(yùn)行。溫度變化是緩慢的，故在換流站二次控制柜內(nèi)加裝一種基于藍(lán)牙傳輸?shù)膿Q流站區(qū)域環(huán)境溫度離線采集系統(tǒng)，方便運(yùn)維人員巡視時(shí)直觀掌握二次屏柜區(qū)域的溫度變化趨勢(shì)。

電網(wǎng)數(shù)據(jù)的保密性要求高，站內(nèi)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙由運(yùn)維人員匯總到手機(jī)APP中，通過(guò)Excel導(dǎo)出到工控機(jī)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。站內(nèi)數(shù)據(jù)站內(nèi)分析，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

基于藍(lán)牙傳輸?shù)膿Q流站區(qū)域環(huán)境溫度離線系統(tǒng)如圖 1所示，采用ARM核的CPU進(jìn)行溫度采集。系統(tǒng)功率不大于100w，采用柜內(nèi)照明供電AC220V為系統(tǒng)供電完全滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，同時(shí)保證用電安全。

主控CPU電路

主控CPU采用ARM核單片機(jī)STM32F103C8T6，該單片機(jī)最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz，具備IIC、UART/USART接口設(shè)備，滿足該系統(tǒng)需求。單片機(jī)GPIO接口電路如圖 2所示。

溫濕度采集傳感器采用SHT20數(shù)字溫濕度傳感器，SHT20具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字接口，可與單片機(jī)直接相連。此外，SHT20體積微小、響應(yīng)迅速、低能耗、可浸沒(méi)、抗干擾能力強(qiáng)、溫濕一體，兼有露點(diǎn)測(cè)量。

藍(lán)牙是一種短距無(wú)線通信技術(shù)。其傳輸距離一般為10 m，如果適當(dāng)增加其發(fā)射功率，傳輸距離可達(dá)到十幾m。工作于2.4 GHz開(kāi)放頻段，在此頻段傳輸，將有效降低換流站內(nèi)的傳輸損耗，同時(shí)具有穿透障礙物，具備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)[6]，在換流站環(huán)境下適合采用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

藍(lán)牙接口電路采用FBT-06型嵌入式近距離藍(lán)牙串口通訊模塊，該模塊遵循V2.1+EDR藍(lán)牙規(guī)范，內(nèi)置天線。該模塊可與STM32F103C8T6單片機(jī)串口通信GPIO直連，如圖 4所示。

系統(tǒng)工作流程如圖 5所示，系統(tǒng)接入電源后，上電單片機(jī)系統(tǒng)初始化，完成單片機(jī)初始化后，單片機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊采用AT命令進(jìn)行初始化。藍(lán)牙模塊初始化完成后，系統(tǒng)開(kāi)始采集多點(diǎn)溫度，并保存在外部FLASH里，同時(shí)等待外部藍(lán)牙傳輸?shù)拿?。?dāng)有具備藍(lán)牙功能的手機(jī)APP靠近時(shí)，先進(jìn)行命令校驗(yàn)，檢驗(yàn)成功后，系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙自動(dòng)上傳歷史溫度數(shù)據(jù)到運(yùn)維人員手機(jī)APP上。

測(cè)試驗(yàn)證

二次控制柜安裝測(cè)試

選取換流站某二次控制柜進(jìn)行系統(tǒng)安裝，二次屏柜的外型尺寸長(zhǎng)*寬*高分別為：1000×370×1800mm，二次控制柜如圖 6所示。

二次控制柜區(qū)域溫度分布趨勢(shì)分析，得出二次控制柜上方溫度高于中部和下部，運(yùn)維人員在巡檢過(guò)程中，重點(diǎn)巡視二次控制柜上方區(qū)域的設(shè)備和接線，可在上部采取散熱措施。

區(qū)域溫度數(shù)據(jù)分析

直流系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷的情況下，環(huán)境溫度決定了過(guò)負(fù)荷最大電流的大小。但由于換流變周圍加裝了隔音屏障，屏障內(nèi)部的環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于過(guò)負(fù)荷邏輯中所取的環(huán)境溫度，這就影響過(guò)負(fù)荷邏輯計(jì)算所得的溫度閾值。例如，在夏季屏障內(nèi)溫度遠(yuǎn)超40度，高于現(xiàn)行設(shè)計(jì)的溫度40℃，油溫會(huì)更高。基于穗東站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析負(fù)荷和溫度之間的相關(guān)性，如圖9所示，負(fù)荷和油溫、環(huán)境溫度強(qiáng)相關(guān)。圖10為油溫和環(huán)境溫度、油溫和負(fù)荷的樣本數(shù)據(jù)分布。環(huán)境溫度的升高影響油溫以及線溫，如果此時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，則大電流及較高的油溫、線溫，將會(huì)降低換流變絕緣強(qiáng)度，不利于直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

針對(duì)上述問(wèn)題，利用穗東站迎峰度夏期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析屏障內(nèi)外部溫差，在當(dāng)前條件下提出新的環(huán)境溫度閾值，當(dāng)超出該溫度閾值時(shí)，不允許直流系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。通過(guò)分析8月、9月屏障內(nèi)外監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)，可知內(nèi)部溫度高于外部的平均值為3℃。則在現(xiàn)有過(guò)負(fù)荷限制40℃的標(biāo)準(zhǔn)之上，修正閾值為37℃，當(dāng)內(nèi)部溫度高于37℃時(shí)告警，避免過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

結(jié)論

通過(guò)基于藍(lán)牙傳輸?shù)膿Q流站區(qū)域溫度離線采集系統(tǒng)研究和安裝測(cè)試，該系統(tǒng)具備安裝方便快捷，便于讀取歷史數(shù)據(jù)，使運(yùn)維人員更好的掌握了二次控制柜的溫度分布，為二次控制柜的環(huán)境治理積累了有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)修正了過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)溫度閾值，及時(shí)告警，避免過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

傅高健，李國(guó)奇，陳建明，黃治軍，黃翔.某換流站噪聲擾民原因及對(duì)策[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018，06：153-155.

樊小鵬，李麗，劉嘉文.±500kV換流站噪聲污染分析及控制措施研究[J].電力科技與環(huán)保，2017，33（2）：5-8.

周瑞雙.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站溫度數(shù)據(jù)分析方法研究[D] .保定，華北電力大學(xué)，2013.