全自动多用途温湿度控制器校验仪的应用分析

全自动多用途温湿度控制器校验仪的应用分析

廖晓跃，陈聪、彭银、符永林、石晴川、李晓胜、陆以帅、黄际圳、朱灿、黄胜斌

广西电网有限责任公司钦州供电局 广西 钦州 535000

摘要：变电站机构箱、端子箱、汇控柜等是室外电气设备与室内测控、保护、通信等设备连接的中间环节。为了防止潮湿、凝露等自然因素对电气二次回路和操作机构带来的危害，易导致直流二次回路对地绝缘电阻下降，造成保护拒动或误动，引起事故。本文针对变电站户外端子箱易受阴雨、大雾天气及昼夜温差的影响，在端子箱内部形成高湿度的小环境，使得端子箱内顶部凝结露滴，导致断路器的误跳或拒跳，从而影响变电站一、二次设备的安全稳定运行这一问题，提出一种通过PLC对端子箱温湿度自动控制的方法，以提高变电站设备稳定运行水平。

关键词：变电站PLC温湿度自动控制

前言

变电站户外端子箱作为变电一、二次设备的连接枢纽，对变电站的安全稳定运行有着非常重要的作用。若端子箱内的设备因受露滴的影响使得绝缘降低或击穿，将给变电站带来灾难性的后果。由端子箱凝露而引起断路器误跳及拒跳的事故在国内已屡见不鲜。目前，我公司所辖变电站户外端子箱的加热驱潮装置采用厂商出厂自带的简易控制器，这种驱潮装置将每一个端子箱作为控制单元，其故障率高，经常出现无法正常工作的现象。针对这一问题，我们提出使用西门子PLC作为控制器，将整个变电站看成一个细胞，温、湿度数据采集于整个变电站中，通过集中控制，分布式管理的方法实现对全站端子箱温湿度的控制。

1变电站端子箱当前存在的问题

分析近些年发生的变电站事故可知，端子箱内部的凝露积水问题是引发这一事故的主要原因。因此，针对该问题，面向端子箱设置凝露传感器，安装加热板，借助空气加热，提升环境温度，规避凝露问题，然而，这一方法在实际应用过程却表现出一定的问题：

（1）控制策略单一。尚未围绕凝露原理以及露点温度展开系统研究，依托环境温湿度，参照设定值对比提出的控制策略，无法有效防范端子箱内凝露问题。

（2）数据处理不完全。凝露传感器所获取的温湿度通常为离散信号，一般不进行处理操作，也不能有效处理，进而引发加热器多次、反复误动。

（3）凝露传感器以现地型为主[1]。因凝露传感器以现地型为主，仅仅可在现场开展参数设置工作。若装置出现故障，只有借助阶段性巡检方可发现；运行维护人员无法借助凝露传感器掌控当前箱内设备的实际运行环境与具体的工作状态；每一个端子箱内部的凝露传感器分别、独立运转，数据信息不能交互、统计与系统管理。

（4）除湿效果不佳。露点温度关乎着相对湿度，加热板即便可迅速加热，然而，不能有效除湿。在这一背景下，要求研制功能健全、成熟可行的防潮控温系统，填补凝露控制器的空白。

（5）防潮控温系统概述。无线温湿度管控器借助采集箱自身的温湿度信息，规范计算露点温度，合理调整半导体除湿器自身的工作情况、有效管控加热板的运行，以免在设备表面出现凝露以及结冰现象，借助无线网络，把环境数据与设备运转状态及时送到监控平台；监控平台主要用来管控上行数据，进行存储，同时，支持下发命令调整装置参数。而手持设备借助远红外信号测验端子箱设备的实际运行环境与具体的工作状态，落实控制器参数，促进巡检工作的开展。

2系统控制机理

在变电站的每一个端子箱中装设一个100W的加热器和两个换气风扇。在站内选取三个端子箱，在选取的端子箱中个放置一个温度传感器和一个湿度传感器，温、湿度传感器所采集的数据经变送器传送至PLC中，PLC分别将温、湿度数据进行求和平均计算，所计算的平均值就视为当前环境温、湿度的实时值。实时值与设定值进行比较，若湿度高于设定值，而且温度未达到设定上限，则开启加热器，当温度值上升到某一值时，则停止加热，此时，若湿度高于设定值，则开启换气扇，换气一定时间后，换气扇停止工作，此时，若湿度仍旧高于设定值，则再次开启加热器，直至湿度降到设定值以下。在湿度低于设定值的情况下，若温度低于设定低值，则开启加热器，直至温度达到设定值。在湿度低于设定值的情况下，若温度高于设定低值，则开启换气扇，直至温度达到设定值，整个系统采用负反馈形式的闭环控制^[1]。

3系统硬件设计

变电站户外端子箱的工作环境复杂，对控制器有及其严格的要求，该系统将S7－200系列的CPU226作为控制器，该控制器具有极强的环境适应能力和抗干扰性能。系统扩展模拟量输入模块EM231，对现场的温湿度进行采集。系统安装上位监控计算机，实时监视现场的过程变量，还能对下位机PLC进行程序的编写、修改和下装。系统配置西门子TD400c文本显示器，用于系统控制参数的显示和修改^[2]。系统控制电路原理图如图1所示。

图 1 控制电路

4系统软件设计

系统软件包括控制功能软件和监视功能软件。控制功能软件使用Step7进行编写，系统使用梯形图编写，程序结构简单、易于修改。监视部分软件主要为人机对话界面，监控系统使用开物组态软件进行编程。系统软件流程图如图2所示。

图 2 软件流程图

5功能特点

5.1控制功能

该系统具有手动和自动两种工作方式。系统采用一个中间继电器实现手动/自动转换。手动工作方式时，中间继电器的常闭触点接在220V的交流电源上，启动相关接触器控制现场的执行机构。当转换到自动工作方式时，启动中间继电器，用中间继电器的常开触点将PLC与现场的执行机构连接起来。系统使用一个中间继电器实现了手动和自动工作方式的转换，极大的提高了系统的可靠性。

5.2显示和操作功能

图灵开物是一种应用于工业控制领域的组态软件，软件通过专用通信电缆将上位工控机和下位PLC连接起来，能够让工作人员在控制室内对系统的各个过程参数进行监视，在线查阅温、湿度的实时值和各种过程变量。

系统配置的TD400C文本显示器，可以监视、查看和更改系统的过程变量。通过编程可以在TD400C的液晶显示屏上显示温度和湿度、风扇运行状态和加热器工作状态等各种过程参数信息^[3]。

5.3远程监视功能

将带有ＲJ45接口的PLC通过网线连接到网络交换机上，通过组态软件给PLC输入一个网络地址，将监控端计算机IP地址和PLC的地址设置在同一个网段中，这样就可以通过监控端计算机调取各个PLC上的数据，实现对PLC的远程监控。

6结语

综上，该系统具有操作简单、运行稳定、可靠性高等特点，其灵活的可扩展性使得系统具有极大的推广空间，在未来变电站端子箱温湿度控制中具有很好的应用前景。

参考文献

[1]林琳. 基于变电站端子箱封堵防潮的优化方案[J]. 电力系统装备, 2018(9):216-217.

[2]陈松, 方向明, 邵林飞. 对变电站端子箱防潮控温系统的研制[J]. 电工技术, 2016(01):283-284.

[3]曾祥智. 户外端子箱防潮监控系统的设计与研发[J]. 民营科技, 2018, 225(12):145-145.