摘 要: 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備( GIS) 在變電站內(nèi)常年的封閉結(jié)構(gòu)，幾乎不受大氣壓條件影響、安全性能好、結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定而被廣泛地應(yīng)用于變電站中。由于 GIS 內(nèi)部六氟化硫( SF6) 氣體壓力高，現(xiàn)場經(jīng)驗中，經(jīng)常出現(xiàn)過漏氣事故，嚴(yán)重者會對設(shè)備本身及周圍設(shè)備造成難以估量的損失，從而影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，在 GIS 運(yùn)行時，如何高效地對其內(nèi)部 SF6 氣壓進(jìn)行監(jiān)測和安全的維護(hù)，對保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行十分重要，是電力運(yùn)維部門需密切關(guān)注的問題。
目前由于高壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備( GIS) 具有可靠性高、占地面積小、不受外界環(huán)境條件影響等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)建設(shè)中受到廣泛的應(yīng)用。GIS 與的普通的設(shè)備不一樣，它主要是采用 SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，對應(yīng)金屬筒內(nèi)所有的設(shè)備都被 SF6氣體包裹，但是，隨著設(shè)備長時間運(yùn)行，內(nèi)部 SF6氣體會出現(xiàn)一定程度的泄漏，嚴(yán)重時會影響設(shè)備運(yùn)行，造成財產(chǎn)及生命損失。因此，需要對 GIS 設(shè)備內(nèi)部 SF6氣體壓力進(jìn)行監(jiān)測。
目前 GIS 在密封缸體上安裝有普通氣壓表，通過氣壓表指針指示 GIS 內(nèi)部氣壓。每一次對設(shè)備進(jìn)行巡檢，操作人員必須去設(shè)備現(xiàn)場進(jìn)行抄表，有時候時候需要操作，工作量大，并且具有一定危險性。
1 某變電站運(yùn)行現(xiàn)狀
以某 500kV 變電站為討論依據(jù)，該站建立 2008 年，變電站為室外 GIS 設(shè)備，自投運(yùn)以來，運(yùn)維人員經(jīng)巡視、檢修后發(fā)現(xiàn)站內(nèi) GIS 設(shè)備部分氣室經(jīng)常出現(xiàn)漏氣缺陷，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場一般都存在有局部的漏氣情況，一但設(shè)備出現(xiàn)漏氣的故障時，會導(dǎo)致設(shè)備的絕緣上存在薄弱，嚴(yán)重的設(shè)備故障和系統(tǒng)安全。所以目前所有的變電站內(nèi)都需要定時監(jiān)測 GIS 的氣體壓力以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
目前 GIS 在密封缸體上安裝有氣壓表和沖壓管接頭。運(yùn)維人員必須定時采用人工現(xiàn)場察看的方式進(jìn)行HART375手操器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣壓不足時，手功通過沖壓管接頭對 GIS 密封罐加壓。這樣人工查詢和加壓方式操作繁瑣，需要工作人員在高壓現(xiàn)場操作，危險性大，可靠性低。
2 在線監(jiān)測研究內(nèi)容
本文通過對 GIS 設(shè)備HART375手操器相關(guān)技術(shù)的研究，以某變電站 500kVHGIS 設(shè)備為對象，討論對 GIS 設(shè)備實施HART375手操器的有效手段和方法，實現(xiàn)對 GIS 設(shè)備的氣壓狀態(tài)進(jìn)行實時的監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)各設(shè)備所出現(xiàn)的氣壓告警異常，相關(guān)信號傳送裝置就會要運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)通知信息，讓運(yùn)行人員好及時的排除危險隱患，合理安排設(shè)備的例行檢修，以迅速的好安排人員進(jìn)行檢修處理，直接的降低維護(hù)成本。具體的研究內(nèi)容包括: 1) 對 GIS 設(shè)備HART375手操器系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行介紹，包括壓力測量技術(shù)、無線自組網(wǎng)技術(shù)、GPＲS 技術(shù)，GIS 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的基本原則、GIS 設(shè)備無線HART375手操器技術(shù)原理和方法。2) GIS 智能無線HART375手操器系統(tǒng)安裝于變電站內(nèi)，主要實現(xiàn)現(xiàn)場 GIS 設(shè)備內(nèi) SF6氣體壓力的遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要功能有:
(1) 實時監(jiān)測 GIS 氣壓: 安裝在 GIS 設(shè)備上的無線壓力變送器定時準(zhǔn)確采集 GIS 氣壓數(shù)據(jù)，氣壓采樣頻率根據(jù)客戶要求定制，報警頻聅hou允視Φ髡?
(2) 智能無線數(shù)據(jù)傳輸: 通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)和 GPＲS 技術(shù)，將無線壓力變送器采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器上;
(3) 遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù): 在遠(yuǎn)程服務(wù)器計算機(jī)上對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形和數(shù)據(jù)顯示;
(4) HART375手操器報警: 通過遠(yuǎn)程服務(wù)器計算機(jī)和手機(jī)短信兩種方式進(jìn)行監(jiān)測報警，根據(jù)數(shù)據(jù)信息自適應(yīng)調(diào)整采用頻率;
(5) 數(shù)據(jù)庫功能: 將監(jiān)測數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中，可進(jìn)行查詢、打印報表等操作，便于工作人員進(jìn)行歷史查詢。
3 系統(tǒng)組成
GIS 智能無線HART375手操器系統(tǒng)，一般都在設(shè)備內(nèi)部安裝了壓力傳感器，通過探頭可以實時的監(jiān)測 GIS 柜內(nèi)壓力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有漏氣或者相關(guān)威脅時，并通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在遠(yuǎn)程計算機(jī)或者是現(xiàn)場后位機(jī)上進(jìn)行實時顯示，全面實現(xiàn)了智能變電站系統(tǒng)的無人值守成效，并且在大物云移智的技術(shù)潮流下實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，讓智能化、安全化、信息化水平武裝 GIS 變電站。無線壓力變送器充分考慮的高壓變電站安裝環(huán)境，采用低功耗設(shè)計，通過鋰電池供電即可，并通過無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，wuxu外部連接電纜，安裝方便，安裝維護(hù)成本低，也易于對已建好的變電站進(jìn)行技術(shù)改造采無線通信網(wǎng)路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該網(wǎng)絡(luò)具有大容量、多路徑、自修復(fù)、時延短等特性。
遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器接收無線接收模塊通過 GPＲS 將本區(qū)域內(nèi)各無線壓力變送器采集到的 GIS 設(shè)備內(nèi) SF6 氣體壓力信息， GIS 設(shè)備 SF6 HART375手操器系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理軟件在遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器上運(yùn)行，將 SF6 壓力信息進(jìn)行處理和數(shù)據(jù)庫管理，對 SF6 壓力超過額定值的 GIS 設(shè)備，服務(wù)器計算機(jī)通過短信 DTU 向運(yùn)維人員指定手機(jī)發(fā)送短信報警。
4 結(jié)論
變電站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電站的無人值守、智能管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。如何實現(xiàn)數(shù)字化的壓力測量和智能無線組網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)變電站 GIS 設(shè)備HART375手操器的網(wǎng)絡(luò)化和智能化，全方面提高變電站內(nèi) GIS 設(shè)備安全高效穩(wěn)定運(yùn)行是以后 GIS 變電站發(fā)展的主要方向。
