引言

變電站端子箱長(zhǎng)期處于戶外環(huán)境中,經(jīng)常受濕度和高溫的作用,造成箱體內(nèi)設(shè)備老化和絕緣不良,以及箱體內(nèi)外部金屬生銹,引發(fā)二次接觸不良、發(fā)熱和開(kāi)關(guān)短路等事故,不僅給變電站造成了經(jīng)濟(jì)影響,而且影響電網(wǎng)穩(wěn)定,嚴(yán)重威脅電力企業(yè)的發(fā)展。變電站智能化需要先進(jìn)、穩(wěn)定的智能設(shè)備,以完成信息的數(shù)字采集、信號(hào)的智能檢測(cè),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和智能控制。端子箱及內(nèi)部除濕系統(tǒng)的構(gòu)建是智能變電站技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵,其利用傳感器進(jìn)行端子箱及內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控,并及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制,實(shí)現(xiàn)智能化控制的目標(biāo)。

本文針對(duì)端子箱及內(nèi)環(huán)境控制問(wèn)題,設(shè)計(jì)一套智能集控系統(tǒng),其可以實(shí)現(xiàn)端子箱內(nèi)部溫度監(jiān)控,具有引導(dǎo)凝露和除濕的作用。該系統(tǒng)通過(guò)ZigBee無(wú)線通信模塊,將不同端子箱內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器內(nèi),并依據(jù)相應(yīng)閾值進(jìn)行分析,最后做出相應(yīng)的控制。

1端子箱、機(jī)構(gòu)箱內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.1內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng)的算法原理

端子箱內(nèi)部智能系統(tǒng)控制需要良好的計(jì)算方法,對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行信息收集、分析和反饋。基于這一要求,本文提出基于基因算法的端子箱及內(nèi)環(huán)境智能控制系統(tǒng)算法,具體內(nèi)容如下:

假設(shè)7調(diào)節(jié)對(duì)策=<D,wUs,V,f>,其中,7為端子箱調(diào)節(jié)決策表:D為電站中所有研究對(duì)象,設(shè)置為(d1,d2,…,dm):wUs為端子箱內(nèi)濕度與溫度的屬性集合,設(shè)置為R:V為濕度w和s溫度要素集合中的各類評(píng)價(jià)指標(biāo)值集合,等于U,r,reRs:f為數(shù)據(jù)閾值函數(shù),是D中每一個(gè)對(duì)象dm的屬性值,如果VreR,dmeD,則f(dm,r)e,r。

定義1:如果符合上述條件,那么7為端子箱調(diào)節(jié)決策表:

定義2:如果D的C正域是R中所有經(jīng)R/C表達(dá)的集合,且能夠被明確劃入到R/C類中,那么其對(duì)象集合記作POSc(D)。

數(shù)據(jù)處理步驟:

輸入:端子箱調(diào)節(jié)決策表7,端子箱整體數(shù)量設(shè)置為Popsize,最大送代次數(shù)設(shè)置為MaxGen:送代終止的適應(yīng)值為f=MaxFintness,溫度變化、濕度變化、故障率和調(diào)節(jié)率分別設(shè)置為Ps、Pn、P1和Pr。

輸出:最優(yōu)端子箱調(diào)節(jié)結(jié)果bestEFun。

上述為基于基因算法的端子箱濕度、溫度控制集成系統(tǒng)的計(jì)算過(guò)程,通過(guò)相應(yīng)的閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)端子箱的調(diào)節(jié)。

1.2智能集控系統(tǒng)功能

端子箱主要實(shí)現(xiàn)濕度/溫度檢測(cè)功能[2]、引導(dǎo)凝露和除濕功能以及無(wú)線通信功能,具體內(nèi)容如下:

(1)溫度、濕度檢測(cè)功能。系統(tǒng)在端子箱內(nèi)設(shè)溫度、濕度傳感器,對(duì)端子箱內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)。

(2)引導(dǎo)凝露和除濕功能。主要利用加熱、加大空氣流動(dòng)來(lái)去除潮濕或者蒸發(fā)水蒸氣。由于溫度的變化,空氣中的水蒸氣會(huì)出現(xiàn)凝結(jié),所以要將液化的水蒸氣排除[3]。檢測(cè)設(shè)備主要是依據(jù)外界溫度進(jìn)行除濕和引凝,判斷閾值為0℃,高于這一閾值則進(jìn)行除濕,低于則進(jìn)行引凝,即算法中的數(shù)據(jù)閾值函數(shù)f>0℃。

(3)無(wú)線通信功能。主要是加裝ZigBee433MHz無(wú)線模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部除濕和引凝的控制,并將上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中,即為算法中各類評(píng)價(jià)指標(biāo)值集合V。服務(wù)器依據(jù)閾值函數(shù)f,對(duì)指標(biāo)集合V進(jìn)行判斷,最終執(zhí)行T決策。同時(shí),系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備,將會(huì)記錄Ps、Pn、Pt和Pr等信息。

1.3智能集控系統(tǒng)控制模式

端子箱系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式,即濕度和溫度超過(guò)閾值,則啟動(dòng)制冷器和除濕器。具體工作模式為:

(1)單門檻越限啟動(dòng)。即設(shè)置相對(duì)濕度門檻閾值,諸如大于60%RH,即可啟動(dòng)制冷除濕功能:當(dāng)濕度小于60%RH時(shí),停止制冷除濕。單門檻越限啟動(dòng)可以簡(jiǎn)單進(jìn)行調(diào)節(jié),適合于溫度、濕度變化不大的地方,而且簡(jiǎn)化了基因算法的計(jì)算過(guò)程,處理效率更高。但其不適合環(huán)境變化幅度大的地方。

(2)雙門檻越限啟動(dòng)。即設(shè)置濕度的上、下限,高于上限則啟動(dòng)制冷器和除濕器,低于下限則停止制冷器和除濕器,可以大幅提高端子箱調(diào)節(jié)效果,減少溫度、濕度相關(guān)設(shè)備的開(kāi)啟頻率。

(3)固定時(shí)間模式。在濕度、溫度傳感器設(shè)置時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)制冷器和除濕器,其他時(shí)間則停止工作,這種模式適合夜晚與白天溫度變化大的地方,而且可以大幅減少相應(yīng)維護(hù)成本。

上述三種模式,主要是對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的R屬性進(jìn)行調(diào)節(jié),以此實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)。

1.4實(shí)際檢測(cè)結(jié)果

下面對(duì)端子箱及內(nèi)環(huán)境智能控制系統(tǒng)的除濕和引凝能力進(jìn)行分析。設(shè)定除濕能力與引凝能力的比例為k1,在保持其他變量恒定的情況下,對(duì)k1值進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整范圍為0~1。通過(guò)MATLAB軟件運(yùn)行,可以發(fā)現(xiàn)除濕能力r1隨著k1值的增加而增加。但隨著k1值的持續(xù)增加,r1值出現(xiàn)不同程度的下降,這說(shuō)明端子箱內(nèi)的濕度、凝露已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)要求,無(wú)需進(jìn)行除濕,結(jié)果如圖1所示。

依據(jù)上述分析結(jié)果,變電站端子箱及內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng)整體表現(xiàn)優(yōu)良,可以有效調(diào)節(jié)端子箱內(nèi)部的溫度和濕度,并依據(jù)不同的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。因此,本設(shè)計(jì)符合相關(guān)要求,可以用于電站的智能管理。

2智能集控系統(tǒng)的應(yīng)用前景

變電站端子箱及內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng)利用溫度和濕度感應(yīng)元件,對(duì)端子箱內(nèi)部溫度、濕度進(jìn)行集中控制,并采取相應(yīng)調(diào)節(jié)措施,以有效發(fā)揮除濕排水功能,方便了相應(yīng)人員進(jìn)行管理。相應(yīng)人員通過(guò)ZigBee無(wú)線通信技術(shù),可以對(duì)遠(yuǎn)程端子箱進(jìn)行監(jiān)視和控制,并對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出正確的數(shù)據(jù)判斷結(jié)果。利用變電站端子箱及內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)了解端子箱內(nèi)部情況,保證設(shè)備正常和安全運(yùn)行,節(jié)省了大量人力和物力,提高了變電站智能化水平,其應(yīng)用順應(yīng)了變電站未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3結(jié)語(yǔ)

變電站端子箱及內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng),集溫度、濕度檢測(cè)和調(diào)節(jié)功能于一身[5],可以對(duì)本地及遠(yuǎn)程端子箱進(jìn)行自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程除濕和引凝,為變電站戶外箱體設(shè)備的長(zhǎng)期維護(hù)提供可靠保證。總之,變電站端子箱及內(nèi)環(huán)境智能集控系統(tǒng),可以有效幫助變電站進(jìn)行端子箱除濕,避免設(shè)備老化率以及箱體生銹等問(wèn)題,不僅為電力企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本,而且能保證電網(wǎng)的整體安全,對(duì)變電站具有十分重要的實(shí)踐意義。