智能通风系统的研制

智能通风系统的研制
发表时间：2019-01-02T12:09:32.590Z 来源：《河南电力》2018年14期作者：孙玮琳
[导读] 针对变电站室内的通风装置需由值班员手动启动引起的时间、人力、电能浪费等较严重的问题，开发研制具备温控及告警功能的智能通风系统移动终端，实现手持终端，即可随时切换通风装置的自动与手动控制模式，完成通风装置的开启与关闭，实现智能化、高效率、低耗能的管理。

（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州 516000）
摘要：针对变电站室内的通风装置需由值班员手动启动引起的时间、人力、电能浪费等较严重的问题，开发研制具备温控及告警功能的智能通风系统移动终端，实现手持终端，即可随时切换通风装置的自动与手动控制模式，完成通风装置的开启与关闭，实现智能化、高效率、低耗能的管理。

关键词：通风；智能；移动终端
引言
随着经济、社会的快速发展，城市对电力的需求量越来越大，变电站的供电负荷越来越重，尤其是到了夏季高温天气，变电站内大部分设备都在高负荷地运行着，这就导致了设备的发热量增大，对散热通风的效果要求就会更高。

目前，惠州供电局各变电站的站用变室、室内变压器室等小室的通风装置均为手动启动模式。

有人值班变电站通过值班员每天的日常巡视，判断站用变室的温度，手动开启、关闭通风装置。

对于无人值班变电站，设备巡视周期较长，无法及时判断封闭小室的室温，一般选择通风装置常年开启运行方式。

手动控制方式对各设备小室的温度无法进行实时监控，一旦负荷、气温等变化引起小室温度改变时，需值班员往返于高压场地控制开关，造成重复性工作，浪费时间与人力。

对于需进行提前通风的工作，工作人员需在场等候15到30分钟，造成工作效率低下。

而且由于巡维中心管辖变电站众多，无暇及时控制通风装置的开启与关闭，通常采用通风装置常年开启的措施，此举造成通风装置常年运作，降低使用寿命，同时造成了电能的浪费，不符合国家节能减排的要求。

因此，开发研制一种具备温控及告警功能的智能通风系统移动终端，实现值班人员手持终端，即可随时切换通风装置的自动与手动控制模式，完成通风装置的开启与关闭，减少值班员到各小室操作通风装置的时间，更合理高效地对各小室温度进行控制，保障电网的安全可靠供电要求，实现智能化、高效率、低耗能的管理。

1 研究背景及现状
根据福园巡维中心值班员的工作经验，变电站的站用变室、交流配电室、蓄电池室等密闭工作区域，室温受气温、负荷等影响显著。

为确保各小室中的设备运行正常，变电站值班员需通过控制通风装置的开启与关闭，保障室温符合设备运行条件。

因各设备小室分布在各个变电站的高压场地与主控楼中，无法对室温进行实时管控，通常会出现温度过高而通风装置未启动、或是温度达标而通风装置未停止工作的情况。

500kV福园巡维中心值班员在5月、8月，分别对500kV福园站#1站用变室室温进行抽样，条件是通风系统关闭的情况下，得出数据如表1所示：
由于广东省惠州市5月气温大约在26℃左右，8月气温大约在30℃左右，且随着夏季的到来，用电负荷逐渐提升，由图中可看出，#1站用变室的室温受气温、负荷的影响较为明显。

针对以上问题，研制一种具备温控及告警功能的智能通风系统，从而节省人力，节约电能，实现高效低耗的管理势在必行。

2 研究内容和目标
本项目的研究目标是通过开发具备温控及告警功能的智能通风系统移动终端，实现手持终端，即可随时切换通风装置的自动与远控控制模式，完成通风装置的开启与关闭。

项目内容包含以下几个方面： 1、对站用变室等封闭小室进行实时温度监控，设定通风装置启动和停止通风的温度界限，温度超过上限启动通风装置，温度降低至下限则关闭通风装置。

2、对通风装置的正常运转进行监控，通过检测室内温度判断通风装置是否正常，若通风装置故障则在移动终端发出告警。

3、通过移动终端，既能采用温控自动启停通风装置，也能远方遥控启停通风装置。

3 技术路线及方案
研发具备温控及告警功能的智能通风系统移动终端，可以直接利用Wi-Fi实现手机智能抽风系统终端现场情况查看及控制功能。

主要如下：
1、设计智能抽风控制装置，实现温度的高精度测量和显示，可设置高温启动值及低温停止值，与手机终端有机结合；
2、手机智能抽风系统移动终端的研发，可进行远方控制启停、远控转现场温控、显示抽风系统是否正常及小室现场温度。

智能抽风控制装置的技术要点在于：
1、高精度：使用数字化传感器和精密A/D转换型处理器对温度进行采样，温度显示误差±1℃；
2、OLED显示：OLED显示屏可实时中文显示小室内温度的瞬时值及排风状态；
3、温控范围广，设置范围：1-99℃。

4、远控、就地温控自动转换功能：当控制装置内温控元器件故障或需要长期排风时，可用通过手机终端远控启动抽风机；当需要转入就地温度控制风机启停时，需在手机终端远控停止抽风机，直接转入转入就地温度控制风机启停状态。

研发手机智能通风系统终端，可进行远方控制启停、监视小室温度、抽风系统状态及显示抽风系统是否正常，当远控排风开时，抽风机进入长期运转状态，当远控排风关时抽风机停止运转，并进入现场温度自动控制启停状态。

3 技术研究方案
开发具备温控及告警功能的智能通风系统，可以直接利用Wi-Fi实现手机智能抽风系统终端现场情况查询及控制功能。

其具体技术方案如下：
图3 整体系统硬件结构
图6 高温排风液晶界面
图9 智能抽风控制装置电源输入、输出端
将装置3、4接点接入大功率继电器A1、A2触点，当装置动作时，装置3、4接点输出220V电压，大功率继电器动作励磁，其常开触点13-14、23-24、33-34闭合接通。

采用将大功率继电器常开触点（13-14、23-24、33-3）串接入抽风机动力回路A、B、C相，通过常开触点的接通与断开实现抽风机启停。

当智能抽风控制装置动作时，大功率继电器动作励磁，常开触点13-14、23-24、33-34闭合接通，抽风机动力回路接通，抽风机动作运转。

当智能抽风控制装置不动作时，大功率继电器不动作励磁，常开触点13-14、23-24、33-34保持常开状态，抽风机动力回路断开，抽风
机停止运转。

图10 大功率继电器具体安装示意图
智能无线模块安装在智能抽风控制装置RS485端口，读取温控器的温度、温控器动作等数据，把信号转换为无线通讯，提供双向的数字信号传输，通过Wi-Fi无线方式上传。

智能无线模块传输有效距离可达1000米，运行人员可有效的实现在主控室通过手机移动终端通过中继通讯Wi-Fi控制模块与智能无线模块进行数据双向传输，实现远方控制启停抽风机、远方实现远控及转入现场温度自动控制、抽风机状态监视。

3.2 手机智能抽风系统终端
本次设计分为两部分，主界面如图11所示，为状态监视，主要有温度、湿度、排风状态、故障状态；从主界面进入图12所示子界面为监控界面，除了主界面的监视内容外增加“排风开”、“排风关”操作。

其逻辑关系为，当通过手机终端操作“排风开”时，抽风机远控启动，抽风机进入长期运转状态；当操作“排风关”时风机停止运转，并自动转入现场温度控制风机启停，从而实现远控与自动温控有机高效结合，有效防止未正常远控操作抽风机及未正常切入温度自动启动抽风机。

图11 主界面图12 子界面
风机故障信号采用检测室内温度的方法，将通风装置故障信号启动条件设置为当室内温度高于智能抽风控制装置设置的高温启动值时发信号。

确定主、子界面及各功能逻辑关系后采用手机APP程序编写软件Android SDK Manager编写智能通风系统控制APP程序，调试程序，最终实现抽风机可进行远方控制启停及显示抽风系统是否正常，远控“排风开”时启动抽风机，抽风机进入长期投入状态；远控“排风关”时抽风机停止运转，并进入现场温度自动控制抽风机启停状态。

4 效果验证
完成此智能通风系统的安装后，经过1个月的试验及与历史的对比，确认了本项目的成果满足了最初预设的功能需求。

同比了气温相近的5月与10月的#1站用变室室温，与高温高负荷的8月作对比，如表2所示，
表2 #1站用变室室温对比（℃）
由表3可知，本站通风系统全天开启时电量浪费过多，不符合国家及公司节能减排的要求，项目成果应用后，用电量大幅降低，提高了经济效益。

6 结论
本项目成果应用后，运行人员可以通过手机终端监控通风系统状况、小室温度监控，可随时切换通风装置的自动与远控控制模式，完成通风装置的开启与关闭，现场智能抽风控制装置可以实现抽风系统温度控制启停，有效的改善了封闭小室的温度环境情况，可以及时发现装置故障，保障通风系统正常运转，从而保证了小室内设备正常运行，保障了电网的安全稳定运行。

参考文献：
[1]郭长兴. 变压器室通风散热智能控制系统研究[D].河南科技大学，2013.
[2]要志诚.关于室内变电站主变压器室温度高的思考[J].广东科技，2008（18）：113-114.。