FBZ2620 GIS在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

禹化彬

（山東泰開(kāi)自動(dòng)化有限公司，山東 泰安 271000）

1 電廠概述

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

2 系統(tǒng)構(gòu)成

FBZ2620 GΙS 在線監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)、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(jì)算機(jī)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，其配置有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能及時(shí)快速的處理由下位機(jī)傳上來(lái)的大量的數(shù)據(jù)和報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)和數(shù)據(jù)以圖形及數(shù)字方式進(jìn)行提示，方便查詢，還有參數(shù)值的修改及報(bào)表打印均在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下進(jìn)行。因此工業(yè)控制計(jì)算機(jī)性能的優(yōu)劣將對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)，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。控制柜采用PLC 來(lái)對(duì)封閉式組合電器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和控制。（PLC 控制柜如圖2所示）PLC 是專門(mén)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(jì)與維護(hù)；控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制改為能完成復(fù)雜運(yùn)算的程序控制系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的控制能力，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。另外，系統(tǒng)所用的PLC 是自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合的高科技產(chǎn)品。它作為用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的專用計(jì)算機(jī)，有好多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，具體如下：①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；在PLC 設(shè)計(jì)中，在硬件上對(duì)元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化，采用電源多級(jí)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(dú)立，還設(shè)置了聯(lián)鎖、檢測(cè)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(yǔ)法檢查、故障檢測(cè)后報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)、封鎖輸出及自動(dòng)恢復(fù)等措施。所有的特殊設(shè)計(jì)使PLC 的平均無(wú)故障間隔時(shí)間達(dá)10 萬(wàn)小時(shí)；②接口模塊功能強(qiáng)、品種多；③適應(yīng)性強(qiáng)，使用面廣。既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)方控制；④編程簡(jiǎn)單、直觀；⑤體積小，重量輕，功耗低。FBZ2620 GΙS 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制柜如圖2所示。

圖2 FBZ2620 GIS 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制柜

3）監(jiān)測(cè)采集裝置（參量傳感器）

（1）YMJ-1A 密度監(jiān)測(cè)器：YMJ-1A 監(jiān)測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(cè)量出的溫度值，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算后得出20℃時(shí)壓力值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)，然后又將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS485 信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)密度遠(yuǎn)傳。

（2）DJX-G5（T）型集中式監(jiān)測(cè)器：是用于高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要設(shè)備，用來(lái)處理外部傳感器輸入的各種信號(hào)，對(duì)模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計(jì)算，主要監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)電流、機(jī)構(gòu)箱溫濕度、合分閘線圈電流、合分閘時(shí)間和速度、線路中三相電流及累計(jì)開(kāi)斷電流（測(cè)量經(jīng)CT 后的二次電流）等參數(shù)。對(duì)外還可以輸出DC24V 電源為系統(tǒng)中的YMJ-1A監(jiān)測(cè)器和YYK-1A 監(jiān)測(cè)器供電，并采集它們的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一向系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主機(jī)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(kāi)自動(dòng)化有限公司用于測(cè)量斷路器機(jī)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(dòng)力矩小等特點(diǎn)，又因?yàn)樗杉男盘?hào)是連續(xù)性信號(hào)，而非離散性信號(hào)，所以更能真實(shí)的反映斷路器的行程特性。

各個(gè)氣室SF6氣體的狀態(tài)、斷路器機(jī)械特性、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)量匯總后通過(guò)通訊方式上傳至后臺(tái)計(jì)算機(jī)，并給出越限報(bào)警、欠壓信號(hào)、機(jī)構(gòu)運(yùn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),以方便運(yùn)行和檢修人員查詢使用。

2.2 軟件構(gòu)成

軟件則采用先進(jìn)的三維力控Forcecontrol 組態(tài)監(jiān)控軟件及S7 系列PLC 編程軟件; 運(yùn)行人員利用鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作監(jiān)控界面的圖形（控鍵），即可查看當(dāng)前SF6 氣體和機(jī)械特性的實(shí)時(shí)情況和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。并以模擬表盤(pán)、曲線和數(shù)字顯示的形式提示運(yùn)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(cè)圖

3 應(yīng)用結(jié)果

1）該工程自2006年11月投運(yùn)以來(lái)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)和調(diào)整，F(xiàn)BZ2620 GΙS 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)GΙS 氣室的密度、斷路器機(jī)械特性、開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)等。通過(guò)近幾年的運(yùn)行情況看，該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，在嚴(yán)冬和酷暑的地區(qū)運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)異常；在0.5/0.45/0.4 和0.4/0.3 表壓下，沒(méi)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(qiáng)；該系統(tǒng)應(yīng)用比較成功，具有很好的推廣價(jià)值。

2）目前在運(yùn)行的GΙS 或斷路器，如采用SF6氣體密度在線監(jiān)測(cè)，只要在每個(gè)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(shí)施，對(duì)設(shè)備本體沒(méi)有改變，也不影響設(shè)備的正常運(yùn)行和檢修。

3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的上傳到監(jiān)控計(jì)算機(jī)，監(jiān)控界面形象直觀，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、畫(huà)出運(yùn)行數(shù)據(jù)歷史曲線、并進(jìn)行了報(bào)警信號(hào)試驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。很好的實(shí)現(xiàn)了SF6密度在線監(jiān)測(cè)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(yùn)行在全國(guó)幾十個(gè)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(shí)間、提高了設(shè)備的安全運(yùn)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(xiàn)。

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(yùn)行圖

圖5 GIS 在線監(jiān)測(cè)在國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站運(yùn)行圖

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

[2] 張?chǎng)?高壓SF6開(kāi)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).