本發(fā)明涉及一種戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)及控制方法,屬于變電站設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著城市配電網(wǎng)的不斷發(fā)展,電纜化程度的提高,戶外環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用日漸廣泛,并成為配電網(wǎng)中的重要組成部分,因此應(yīng)用范圍越來越廣、數(shù)量越來越多。其運(yùn)行可靠性,直接關(guān)系到供電質(zhì)量和供電可靠程度?,F(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)環(huán)境和開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量差(高溫、高濕、凝露和積灰),在長期的運(yùn)行過程中,可導(dǎo)致開關(guān)柜絕緣劣化、絕緣強(qiáng)度降低、操作機(jī)構(gòu)銹蝕、設(shè)備壽命縮短、甚至發(fā)生事故。
當(dāng)前隨著“一流配網(wǎng)建設(shè)”的推進(jìn),戶外環(huán)網(wǎng)柜增加了“配電自動(dòng)化終端”設(shè)備,對(duì)戶外環(huán)網(wǎng)箱的環(huán)境又提出了新的要求。
目前環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境控制方式和存在問題如下:
(1)溫濕度控制:環(huán)網(wǎng)箱上開設(shè)進(jìn)排風(fēng)窗,通過空氣的對(duì)流將外界相對(duì)低溫干燥的空氣置換箱內(nèi)相對(duì)高溫潮濕空氣達(dá)到降低箱內(nèi)溫濕度的目的。存在的問題是當(dāng)箱外環(huán)境溫濕度較大時(shí)不起作用,且易造成塵土、污穢進(jìn)入。
(2)開關(guān)柜防凝露:
常用的防凝露處理方法有以下幾種:1、柜內(nèi)加裝電加熱器,對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行加熱,通過提高柜內(nèi)溫度,降低柜內(nèi)空氣相對(duì)濕度;2、柜內(nèi)加裝驅(qū)潮劑,在柜體內(nèi)懸掛硅膠袋,或者是其他的吸水材料,吸收柜內(nèi)濕氣;3、進(jìn)出電纜縫隙使用膠泥封堵。存在的問題分析:1、用電加熱器,對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行加熱,以解決凝露現(xiàn)象;這種方法并不能從根本上消除凝露,原因在于這種方法只是增加空氣中水蒸氣的不飽和程度,降低空氣的相對(duì)濕度,并沒有將柜內(nèi)的水汽排出,當(dāng)遇環(huán)境溫度突變時(shí),仍可能發(fā)生凝露。2、用驅(qū)潮劑,在柜體內(nèi)懸掛硅膠袋,或者是其他的吸水材料,來降低開關(guān)柜內(nèi)空氣的含濕量;然而實(shí)際因?yàn)槠湮Ч邢?,且吸收的水分很難排出,所以效果往往并不明顯,維護(hù)工作量增加。3、用膠泥封堵開關(guān)柜底部進(jìn)出電纜縫隙只可以減少從電纜溝進(jìn)入到開關(guān)柜內(nèi)的水汽,并無法杜絕。上述處理方法都不能解決開關(guān)柜凝露現(xiàn)象。
(3)防外力破壞:戶外環(huán)網(wǎng)柜被一些不法分子破壞時(shí)運(yùn)維人員不能及時(shí)知曉,導(dǎo)至存在安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,提供一種戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)及控制方法,一體化解決電氣設(shè)備的諸多運(yùn)行環(huán)境問題,有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運(yùn)行條件,降低電氣設(shè)備故障概率。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案,所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng),包括環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱,環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱內(nèi)設(shè)有開關(guān)柜,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱底部設(shè)置與開關(guān)柜相連通的電纜溝;其特征是:在所述環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱上設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置空氣過濾網(wǎng)和風(fēng)機(jī),環(huán)風(fēng)箱主機(jī)箱內(nèi)設(shè)置排水型電子除濕器,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱的箱內(nèi)和箱外分別設(shè)置箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器;在所述環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱的底部設(shè)置控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱控制主板,環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器,以接收環(huán)網(wǎng)箱箱內(nèi)和箱外的溫/濕度信號(hào);環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端與排水型電子除濕器的脈沖信號(hào)連接;環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接風(fēng)機(jī)的開關(guān)信號(hào)和運(yùn)行速度信號(hào);環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接除濕機(jī),以控制排水型電子除濕器的開關(guān);環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接風(fēng)機(jī),以控制風(fēng)機(jī)的開關(guān)、以及運(yùn)行速度。
進(jìn)一步的,所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸出端連接移動(dòng)終端,移動(dòng)終端通過GRPS信號(hào)連接云中心。
進(jìn)一步的,在所述環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱的門上設(shè)置門禁檢測傳感器,環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接門禁檢測傳感器。
進(jìn)一步的,所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板還包括上電初始化模塊。
所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制方法,其特征是:根據(jù)箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器采集的數(shù)據(jù),環(huán)網(wǎng)箱控制主板控制排水型電子除濕器的開關(guān)、風(fēng)機(jī)的開關(guān)和運(yùn)行速度;具體地包括以下步驟:
(1)設(shè)定風(fēng)機(jī)運(yùn)行門限:
設(shè)定箱外高溫上下限值、箱外低溫上下限值和箱外濕度上下限值;
當(dāng)箱外溫度達(dá)到高溫上限值時(shí),停風(fēng)機(jī);當(dāng)箱外溫度達(dá)到高溫下限值時(shí),開風(fēng)機(jī);
當(dāng)箱外溫度達(dá)到箱外低溫下限值時(shí),停風(fēng)機(jī);當(dāng)箱外溫度達(dá)到低溫上限值時(shí),開風(fēng)機(jī);
當(dāng)箱外濕度達(dá)到箱外濕度上限值時(shí),停風(fēng)機(jī);當(dāng)箱外濕度達(dá)到箱外濕度下限值時(shí),開風(fēng)機(jī);
(2)設(shè)定排水型電子除濕器的運(yùn)行門限:
設(shè)定箱內(nèi)濕度上下限值,當(dāng)箱內(nèi)濕度達(dá)到箱內(nèi)濕度上限值時(shí),開啟排水型電子除濕器;當(dāng)箱內(nèi)濕度達(dá)到箱內(nèi)溫度下限值時(shí),關(guān)閉排水型電子除濕器。
進(jìn)一步的,所述箱外高溫上下限值為33℃、31℃,所述箱外低溫上下限值為7℃、5℃,所述箱外濕度上下限值為80%、75%,所述箱內(nèi)濕度上下限值為80%、75%。
進(jìn)一步的,在滿足風(fēng)機(jī)運(yùn)行的門限時(shí),在箱外濕度75%以下,分兩個(gè)濕度段,風(fēng)機(jī)分別運(yùn)行高速和低速;兩個(gè)濕度段的上下限值為65%、60%;在箱外濕度在60%以下時(shí),風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行;在箱外濕度升至65%時(shí),風(fēng)機(jī)由高速切換至低速運(yùn)行;在箱外溫度為60%~65%時(shí),風(fēng)機(jī)保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
進(jìn)一步的,所述環(huán)網(wǎng)箱由風(fēng)機(jī)加壓保持環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣壓力相對(duì)大氣呈正壓。
本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)是一種基于傳感器應(yīng)用、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。通過對(duì)應(yīng)用對(duì)象環(huán)境溫濕度、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)采集與融合,經(jīng)處理后按設(shè)定或自動(dòng)生成的控制策略驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件,實(shí)現(xiàn)氣流的導(dǎo)向與流量流速控制,輔以風(fēng)口選擇與布置、風(fēng)機(jī)優(yōu)化、空氣凈化、空氣壓差控制、電子除濕、異常判別與告警等專項(xiàng)技術(shù)與手段,實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)箱和開關(guān)柜內(nèi)空間的局部小氣候的改造,一體化解決電氣設(shè)備的諸多運(yùn)行環(huán)境問題,有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運(yùn)行條件,降低電氣設(shè)備故障概率,同時(shí)能第一時(shí)間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息,提高設(shè)備運(yùn)行的安全和可靠性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)的示意圖。
圖2為所述環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱的示意圖。
圖3為本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)的功能框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1~圖3所示:所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1、電纜溝2、排風(fēng)口3、空氣過濾網(wǎng)4、風(fēng)機(jī)5、排水型電子除濕器6、箱內(nèi)溫/濕度傳感器7、箱外溫/濕度傳感器8、門禁檢測傳感器9、控制系統(tǒng)10、開關(guān)柜11等。
如圖1、圖2所示,本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng),包括環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1,環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1內(nèi)設(shè)有開關(guān)柜11,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1底部設(shè)置與開關(guān)柜11相連通的電纜溝2,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1上設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口3,進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置空氣過濾網(wǎng)4和風(fēng)機(jī)5,環(huán)風(fēng)箱主機(jī)箱1內(nèi)設(shè)置排水型電子除濕器6,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1的箱內(nèi)和箱外分別設(shè)置箱內(nèi)溫/濕度傳感器7和箱外溫/濕度傳感器8,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1的門上設(shè)置門禁檢測傳感器9。
另外,為了對(duì)環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行調(diào)控,在環(huán)網(wǎng)箱主機(jī)箱1的底部設(shè)置控制系統(tǒng)10;如圖3所示,所述控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱控制主板,環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端通過RS485總線連接箱內(nèi)溫/濕度傳感器7和箱外溫/濕度傳感器8,以接收環(huán)網(wǎng)箱箱內(nèi)和箱外的溫/濕度信號(hào);環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端與排水型電子除濕器6的脈沖信號(hào)連接;環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接風(fēng)機(jī)的開關(guān)信號(hào)和運(yùn)行速度信號(hào);環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端還連接門禁檢測傳感器9;環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸出端通過RS232接口連接移動(dòng)終端,移動(dòng)終端通過GRPS信號(hào)連接云中心;環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接除濕機(jī),以控制排水型電子除濕器6的開關(guān)、以及運(yùn)行速度;環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接風(fēng)機(jī),以控制風(fēng)機(jī)的開關(guān)、以及運(yùn)行速度。所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板還包括上電初始化模塊,能夠?qū)⑾嚓P(guān)設(shè)定的參數(shù)如測量通道數(shù)量、越限方式的設(shè)定、通訊地址等調(diào)入RAM中,保證每次上電時(shí)設(shè)置的參數(shù)不丟失。
本發(fā)明的思路是以改善開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量為核心,具體原理如下:
1、開關(guān)柜內(nèi)空氣狀態(tài)由設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的溫升引起空氣溫度上升,由柜外(即環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)、電纜溝)進(jìn)入的灰塵和水氣使柜內(nèi)空氣呈現(xiàn)溫度高、濕度大、積灰多。形成開關(guān)柜內(nèi)上述空氣狀態(tài)的原因是開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備散發(fā)出來的熱量使柜內(nèi)的空氣溫度升高,形成一股熱空氣,由于熱空氣的密度比冷空氣的密度要低,因此熱空氣往開關(guān)柜頂部上升,從而在柜內(nèi)形成一股自下而上的氣流,導(dǎo)致柜內(nèi)底部形成一個(gè)負(fù)壓區(qū),柜外空氣將從柜體下部二個(gè)通道補(bǔ)入柜內(nèi),一是由于開關(guān)柜柜壁、柜門存在縫隙,柜外箱內(nèi)空氣會(huì)從此補(bǔ)入柜內(nèi),二是由于開關(guān)柜與電纜溝連通,盡管柜內(nèi)有膠泥封堵,但經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行,因應(yīng)力、劣化等方面原因,可能導(dǎo)致出現(xiàn)細(xì)小縫隙,電纜溝空氣會(huì)從此進(jìn)入柜內(nèi)。
2、環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)環(huán)境控制方式:
(1)降溫、降濕:利用環(huán)網(wǎng)箱外空氣溫濕度隨時(shí)間變化的規(guī)律和環(huán)網(wǎng)箱的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有對(duì)箱外空氣溫度濕度變化的衰減作用,再通過本發(fā)明所述的環(huán)境智能控制系統(tǒng)實(shí)行當(dāng)環(huán)網(wǎng)箱外空氣低溫、低濕時(shí)運(yùn)行通風(fēng),當(dāng)環(huán)網(wǎng)箱外空氣高溫、高濕時(shí)停止通風(fēng),達(dá)到將箱外相對(duì)低溫空氣和低濕空氣置換箱內(nèi)相對(duì)高溫空氣或相對(duì)高濕空氣,來控制環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣的溫度和濕度。當(dāng)箱外空氣處于高溫或高濕狀態(tài)不能滿足箱內(nèi)控制要求時(shí),系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)風(fēng)。這時(shí)如箱內(nèi)濕度達(dá)到或超過設(shè)定參數(shù),系統(tǒng)自動(dòng)啟用排水型電子除濕器來確保箱內(nèi)濕度處于設(shè)定的范圍內(nèi)。
(2)箱內(nèi)空氣凈化:通過環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)外空氣置換作用,確保箱內(nèi)有害氣體的排出;且對(duì)進(jìn)入的箱外空氣通過空氣過濾網(wǎng)實(shí)行高效過濾,同時(shí)箱內(nèi)保持正壓,室外灰塵無法從門孔等縫隙進(jìn)入,從而保證環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣的潔凈。
3、開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量控制和防凝露:
本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的通過施行柜內(nèi)加熱等防凝露措施,而是通過降低柜內(nèi)空氣含濕量來降低柜內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度,使空氣的露點(diǎn)溫度低于不允許出現(xiàn)凝露部件的表面溫度的防凝露辦法。經(jīng)箱外風(fēng)機(jī)加壓,使環(huán)網(wǎng)箱及開關(guān)柜內(nèi)空氣壓力相對(duì)大氣呈正壓,使得在開關(guān)柜底部同電纜溝間的縫隙處的空氣只能從上往下流動(dòng),杜絕了電纜溝濕空氣進(jìn)入開關(guān)柜,加之柜外箱內(nèi)空氣濕度的控制,降低了柜內(nèi)空氣的含濕量,確保柜內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度低于柜內(nèi)設(shè)備表面溫度,從而達(dá)到開關(guān)柜內(nèi)防凝露的目的。
4、系統(tǒng)管理的智能化:
環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了設(shè)備(風(fēng)機(jī)、除濕器)的智能管理功能,而且各類信息的遠(yuǎn)傳均可通過無線、有線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn),發(fā)出告警時(shí)具有GPS定位。這樣運(yùn)維人員可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間實(shí)時(shí)了解環(huán)網(wǎng)箱的運(yùn)行環(huán)境情況,第一時(shí)間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,快速處理,大大提高了環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。
5、報(bào)警功能:當(dāng)箱內(nèi)傳感器故障、箱外傳感器故障、煙霧傳感器故障、煙霧報(bào)警、箱內(nèi)溫度超限、箱內(nèi)濕度超限、開門報(bào)警、移位報(bào)警、除濕機(jī)故障,環(huán)網(wǎng)箱控制主板通過移動(dòng)終端發(fā)出報(bào)警信號(hào);門禁系統(tǒng)非法開啟時(shí),可通過蜂鳴器報(bào)警以及短信報(bào)警。
本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制方法,包括以下步驟:
1、設(shè)定風(fēng)機(jī)運(yùn)行門限:
箱外高溫上下限值為33℃、31℃,即箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度升至33℃時(shí),停風(fēng)機(jī);箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度降到31℃時(shí),開風(fēng)機(jī);
箱外低溫上下限值為7℃、5℃,即箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度降至5℃時(shí),停風(fēng)機(jī);箱外溫/濕度傳感器檢測到外溫度升至7℃時(shí),開風(fēng)機(jī);
箱外濕度上下限值為80%、75%,即箱外濕度升至80%時(shí),停風(fēng)機(jī);箱外濕度降至75%時(shí),開風(fēng)機(jī);
2、風(fēng)機(jī)的高低速運(yùn)行條件:
在滿足風(fēng)機(jī)運(yùn)行的門限時(shí),在箱外濕度75%以下,分兩個(gè)濕度段,風(fēng)機(jī)分別運(yùn)行高速和低速;兩個(gè)濕度段的上下限值為65%、60%;在箱外濕度在60%以下時(shí),風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行;在箱外濕度升至65%時(shí),風(fēng)機(jī)由高速切換至低速運(yùn)行;
3、排水型電子除濕器運(yùn)行門限:
當(dāng)箱內(nèi)濕度升至設(shè)置上限(如80%)時(shí),開啟排水型電子除濕器;當(dāng)箱內(nèi)濕度降至設(shè)置下限(如75%)時(shí),關(guān)閉排水型電子除濕器;排水型電子除濕器開啟時(shí),風(fēng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)網(wǎng)箱普遍存在的環(huán)境問題,本發(fā)明通過對(duì)影響設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的諸多要素如環(huán)網(wǎng)箱的內(nèi)外環(huán)境、電纜溝內(nèi)空氣參數(shù)、開關(guān)柜內(nèi)空氣狀態(tài)及其變化的測量與分析,運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)測試、熱力學(xué)計(jì)算、空氣動(dòng)力學(xué)原理等方法與技術(shù)手段,對(duì)箱內(nèi)設(shè)備的溫升及其熱效應(yīng)、溫度場分布、濕度變化、灰污形成、柜內(nèi)凝露的發(fā)生等物理現(xiàn)象進(jìn)行定性和定量的研究分析,在此基礎(chǔ)上科學(xué)地提出新的思路,把影響環(huán)網(wǎng)箱的諸多環(huán)境要素及其通風(fēng)、降溫、防污、防凝、干燥等控制需求通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行整合和平衡,形成了以智能控制通風(fēng)和除濕、壓差控制柜內(nèi)空氣含濕量、光電開關(guān)、通信及GPS定位等技術(shù)為核心的環(huán)境控制防破方案,形成一個(gè)環(huán)境智能控制系統(tǒng)。
本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)是一種基于傳感器應(yīng)用、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。通過對(duì)應(yīng)用對(duì)象環(huán)境溫濕度、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)采集與融合,經(jīng)處理后按設(shè)定或自動(dòng)生成的控制策略驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件,實(shí)現(xiàn)氣流的導(dǎo)向與流量流速控制,輔以風(fēng)口選擇與布置、風(fēng)機(jī)優(yōu)化、空氣凈化、空氣壓差控制、電子除濕、異常判別與告警等專項(xiàng)技術(shù)與手段,實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)箱和開關(guān)柜內(nèi)空間的局部小氣候的改造,一體化解決電氣設(shè)備的諸多運(yùn)行環(huán)境問題,有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運(yùn)行條件,降低電氣設(shè)備故障概率,同時(shí)能第一時(shí)間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息,提高設(shè)備運(yùn)行的安全和可靠性。