本發(fā)明涉及一種變電站端子箱監(jiān)控系統(tǒng)，特別是一種變電站端子箱溫濕度控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

戶外端子箱在變電站起著動(dòng)力、控制、測(cè)量和保護(hù)作用。變電站戶外端子箱對(duì)于提高二次回路的絕緣和電氣性能，防止因二次回路絕緣和老化問(wèn)題引發(fā)的各種缺陷與異常，確保主設(shè)備及其系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要意義。

在晝夜溫差大且空氣潮濕的地方，空氣中的水分遇冷，通常就會(huì)凝結(jié)成小水珠。戶外端子箱經(jīng)過(guò)白晝太陽(yáng)的暴曬以及內(nèi)部電器的發(fā)熱，深夜時(shí)柜體箱壁溫度下降，柜體內(nèi)潮濕的熱空氣碰到冰冷的箱壁形成了凝露。水珠可能凝結(jié)在戶外端子箱柜體內(nèi)的頂部和內(nèi)壁，凝結(jié)的水珠在重力的作用下，就會(huì)滴落至正在運(yùn)行的端子排上。戶外端子箱一旦受潮嚴(yán)重，將導(dǎo)致端子箱內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境變差，進(jìn)而使得交直流回路對(duì)地絕緣電阻降低，造成二次回路接地或短路，這將造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)等，甚至造成斷路器的誤動(dòng)，危害極大。另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)戶外端子箱受潮嚴(yán)重后，還需要冒著極大的安全風(fēng)險(xiǎn)更換端子排或端子箱，甚至將所涉設(shè)備和回路停電，同樣存在著嚴(yán)重的事故隱患。因此，加強(qiáng)對(duì)戶外端子箱的日常溫濕度控制(除濕、防潮處理)就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種變電站端子箱溫濕度控制系統(tǒng)及控制方法，可以實(shí)時(shí)對(duì)變電站端子箱的溫濕度進(jìn)行控制、顯示、記錄、報(bào)警等，使端子箱不具備凝露發(fā)生的條件，起到預(yù)防凝露的作用。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種變電站端子箱溫濕度控制系統(tǒng)，包括安裝在端子箱內(nèi)部的溫濕度控制器和加熱器，所述溫濕度控制器分別與設(shè)置在端子箱內(nèi)部的溫濕度傳感器B和設(shè)置在端子箱外部的溫濕度傳感器A電連接，溫濕度控制器的控制單元與加熱器電連接；溫濕度控制器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)連接有打印、記錄、通訊和報(bào)警器件。

進(jìn)一步地，所述溫濕度控制器包括中央處理器，中央處理器分別連接控制單元和接收單元；所述接收單元分別連接溫濕度傳感器A和溫濕度傳感器B，所述控制單元連接加熱器控制加熱器的啟閉。

進(jìn)一步地，所述中央處理器采用CH372芯片，設(shè)置有與計(jì)算機(jī)相連的RS485接口。

進(jìn)一步地，溫濕度控制器將變電站端子箱溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和加熱器實(shí)時(shí)工作情況存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)計(jì)算機(jī)外設(shè)部件在客戶端機(jī)查詢、分析和操作。

進(jìn)一步地，所述加熱器箱體采用鋁合金散熱板型材，在加熱器箱體內(nèi)設(shè)有鎳鉻合金電熱絲。

進(jìn)一步地，所述加熱器采用220伏交流電源，直接從端子箱的電接點(diǎn)端子上引入，連接到溫濕度控制器中的控制單元的繼電器。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種變電站端子箱溫濕度控制方法，包括下述步驟：

步驟1:在端子箱外部設(shè)置溫濕度傳感器A、內(nèi)部設(shè)置溫濕度傳感器B和加熱器；

步驟2:通過(guò)溫濕度傳感器B、溫濕度傳感器A分別獲得端子箱內(nèi)部溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度，根據(jù)采集到的溫度t和濕度f(wàn)實(shí)測(cè)值計(jì)算出端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，并且計(jì)算當(dāng)前時(shí)間范圍的露點(diǎn)平均值T_d’，作為端子箱內(nèi)部空氣的凝露點(diǎn)；

步驟3:計(jì)算機(jī)判斷端子箱內(nèi)部溫度和端子箱外溫度是否會(huì)導(dǎo)致凝露；

步驟4:若端子箱溫度會(huì)導(dǎo)致凝露，則溫濕度控制器啟動(dòng)加熱組件；否則，重復(fù)步驟2-3。

進(jìn)一步地，根據(jù)所采集到的溫度t和濕度f(wàn)實(shí)測(cè)值計(jì)算出端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，通過(guò)下述步驟實(shí)現(xiàn)：

1)空氣的飽和水蒸汽壓E_s：

E_s＝6.11×10^{[7.5×t/(237.3+t)]}

式中：E_s-空氣的飽和水蒸汽壓，hpa；t-空氣溫度，℃；

2)由空氣的飽和水蒸汽壓E_s得到空氣的水蒸汽壓e：

e＝f×E_s

式中：e-空氣的水蒸汽壓，hpa；f-空氣的相對(duì)濕度，％；E_s-空氣的飽和水蒸汽壓，hpa；

3)進(jìn)而得到端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d：

T_d＝237.3/[7.5/log(e/6.11)-1]

式中：T_d-空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，℃；e-空氣的水蒸汽壓，hpa。

本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種變電站端子箱溫濕度控制方法，包括下述步驟：

步驟1:首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，建立天氣氣溫預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟2:設(shè)定端子箱內(nèi)部溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度導(dǎo)致端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)平均值T_d’；

步驟3:根據(jù)天氣氣溫預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的當(dāng)日環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，以及通過(guò)溫濕度傳感器B、溫濕度傳感器A分別獲得端子箱內(nèi)部溫度t、濕度和端子箱外環(huán)境溫度T，與導(dǎo)致端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)平均值T_d’對(duì)比，判定端子箱內(nèi)部溫度和端子箱外溫度是否會(huì)導(dǎo)致凝露；

步驟4:如果會(huì)導(dǎo)致凝露，溫濕度控制器定時(shí)啟動(dòng)加熱組件，直至箱外溫度不會(huì)導(dǎo)致凝露發(fā)生為止；

步驟5:如果不會(huì)導(dǎo)致凝露，重復(fù)步驟3-4，直至滿足要求。

進(jìn)一步地，所述溫濕度控制器定時(shí)啟動(dòng)加熱組件條件為：

1)將端子箱內(nèi)的露點(diǎn)平均值T_d’與端子箱內(nèi)部溫度t和端子箱外環(huán)境溫度T進(jìn)行對(duì)比，若0＜t-T_d’≤2，且T-t＜0，則按步驟2)進(jìn)行控制；若當(dāng)天天氣預(yù)報(bào)獲得某時(shí)段環(huán)境溫度將低于T_d’，則按步驟3)進(jìn)行控制；

2)控制模塊控制加熱器的控制電路啟動(dòng)，在t-Td≥3℃時(shí)加熱器停止加熱；

3)設(shè)置控制模塊控制加熱器的控制電路在相應(yīng)的時(shí)間段啟動(dòng)，在t-T_d’≥3℃時(shí)加熱器停止加熱。

本發(fā)明的有益效果是：變電站端子箱溫濕度控制裝置通過(guò)溫濕度控制器連接溫濕度傳感器A和溫濕度傳感器B，同時(shí)測(cè)量端子箱箱內(nèi)、箱外溫濕度信息，并將該信息傳輸至計(jì)算機(jī)，可以計(jì)算出箱內(nèi)露點(diǎn)，然后根據(jù)箱內(nèi)、箱外溫濕度之間的差，進(jìn)行條件判決；通過(guò)溫濕度控制器隨機(jī)啟動(dòng)或者關(guān)閉加熱器，破壞露點(diǎn)產(chǎn)生的條件，主動(dòng)防凝露，在凝露可能發(fā)生之前就進(jìn)行控制，得到最佳控制效果；并通過(guò)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站各端子箱的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行24小時(shí)的不間斷的檢測(cè)、溫濕度控制、超限報(bào)警、記錄和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢。

本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以把辦公區(qū)內(nèi)網(wǎng)計(jì)算機(jī)與變電站建成一個(gè)遠(yuǎn)距離共享網(wǎng)絡(luò)，可以在遠(yuǎn)端監(jiān)控變電站端子箱內(nèi)濕度、溫度、加熱器工作情況和環(huán)境溫度。

本發(fā)明的方法通過(guò)環(huán)境溫度、端子箱內(nèi)部溫度和濕度的實(shí)時(shí)測(cè)量，端子箱中空氣露點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，控制加熱器；結(jié)合天氣預(yù)報(bào)，預(yù)設(shè)置加熱時(shí)間，有效的防止凝露的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明溫濕度控制器示意圖；

圖3為本發(fā)明溫濕度控制方法流程圖。

圖中：1-溫濕度傳感器A；2-溫濕度傳感器B；3-溫濕度控制器；4-加熱器；5-端子箱；6-計(jì)算機(jī)；7-計(jì)算機(jī)外設(shè)部件。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明變電站端子箱溫濕度控制系統(tǒng)，包括安裝在戶外端子箱5內(nèi)部的溫濕度控制器3和加熱器4，溫濕度控制器3分別與設(shè)置在端子箱5箱內(nèi)的溫濕度傳感器B2和設(shè)置在端子箱5箱外的溫濕度傳感器A1電連接，可以同時(shí)采集端子箱5箱內(nèi)和箱外的溫度和濕度信息，溫濕度控制器3的控制單元與加熱器4連接，通過(guò)控制單元的控制執(zhí)行元件對(duì)加熱器4的電源通斷進(jìn)行控制，從而控制加熱器3的加熱或者關(guān)閉加熱；溫濕度控制器3與計(jì)算機(jī)6通過(guò)RS485接口，使用電纜連接，計(jì)算機(jī)外設(shè)部件7包括打印、記錄、通訊和報(bào)警等器件。

如圖2所示，溫濕度控制器3安裝在戶外端子箱5箱內(nèi)部，溫濕度控制器3包括中央處理器和控制單元和接收單元，并設(shè)置有RS485接口，中央處理器采用CH372芯片。接收單元可以接收溫濕度傳感器A1和溫濕度傳感器B2的溫濕度信息，控制單元可以打開(kāi)或者關(guān)閉加熱器4；溫濕度控制器3同時(shí)采集端子箱5箱內(nèi)、箱外的溫度和濕度信息，通過(guò)中央處理器對(duì)該信息進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)程序事先設(shè)定的溫差調(diào)節(jié)方法，啟動(dòng)控制單元的控制執(zhí)行元件動(dòng)作，從而控制加熱器4的加熱打開(kāi)或者加熱關(guān)閉，使端子箱3箱內(nèi)溫度始終比端子箱3箱外的溫度高1—3℃，使之不具備凝露發(fā)生的條件，起到預(yù)防凝露的作用。同時(shí)可以設(shè)定溫濕度的限定值，根據(jù)設(shè)定自動(dòng)啟動(dòng)或者關(guān)閉加熱器4加熱和除濕。

另外，加熱器4采用專用的鋁合金散熱板型材和優(yōu)質(zhì)鎳鉻合金電熱絲，具有體積小、外形美觀、散熱均勻、熱傳導(dǎo)快、散熱面積大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而保證了配套電力設(shè)備的產(chǎn)品可以長(zhǎng)期可靠的工作。

加熱器4和溫濕度控制器3的電源可以從端子箱5內(nèi)部電接點(diǎn)端子上引入，本發(fā)明中，加熱器4采用220伏交流，直接從端子箱5的電接點(diǎn)端子上引入，通過(guò)溫濕度控制器3中的控制單元控制執(zhí)行元件即繼電器控制電路的開(kāi)合；溫濕度控制器3的芯片為直流4伏電源由計(jì)算機(jī)直接提供。

計(jì)算機(jī)6作為變電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)，放置在變電站監(jiān)控室內(nèi)，與變電站系統(tǒng)的局域網(wǎng)連接；溫濕度控制器3與計(jì)算機(jī)6分別帶有RS485接口，通過(guò)電纜連接，計(jì)算機(jī)6與溫濕度控制器3之間通過(guò)RS485接口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，通過(guò)計(jì)算機(jī)6可以對(duì)溫濕度控制器3進(jìn)行設(shè)置、控制、檢測(cè)、顯示；計(jì)算機(jī)6連接有計(jì)算機(jī)外設(shè)部件7，計(jì)算機(jī)外設(shè)部件7包括打印、記錄、通訊和報(bào)警器件，可以打印、存儲(chǔ)相關(guān)信息，通過(guò)報(bào)警器件可以對(duì)溫濕度超限狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)通訊接口可以接入變電站系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上信息共享；計(jì)算機(jī)6還可以通過(guò)61850標(biāo)準(zhǔn)接口，方便接入數(shù)字化變電站。溫濕度控制器3將變電站端子箱溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和加熱器實(shí)時(shí)工作情況存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)計(jì)算機(jī)外設(shè)部件7在客戶端機(jī)查詢、分析和操作。

通過(guò)對(duì)溫濕度控制器3增加溫濕度信息采集點(diǎn)和控制輸出，還可對(duì)10kV高壓配電室多點(diǎn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能對(duì)空調(diào)、除濕機(jī)、室內(nèi)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種變電站端子箱溫濕度控制方法，包括下述步驟：

步驟1:在端子箱外部設(shè)置溫濕度傳感器A、內(nèi)部設(shè)置溫濕度傳感器B和加熱器；

步驟2:通過(guò)溫濕度傳感器B、溫濕度傳感器A分別獲得端子箱內(nèi)部溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度，根據(jù)采集到的溫度t和濕度f(wàn)實(shí)測(cè)值計(jì)算出端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，并且計(jì)算當(dāng)前時(shí)間范圍的露點(diǎn)平均值T_d’，作為端子箱內(nèi)部空氣的凝露點(diǎn)；

根據(jù)采集到的溫度t和濕度f(wàn)實(shí)測(cè)值計(jì)算出端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，具體為：

1)空氣的飽和水蒸汽壓E_s：

E_s＝6.11×10^{[7.5×t/(237.3+t)]}

式中：E_s-空氣的飽和水蒸汽壓，hpa；t-空氣溫度，℃；

2)由空氣的飽和水蒸汽壓E_s得到空氣的水蒸汽壓e：

e＝f×E_s

式中：e-空氣的水蒸汽壓，hpa；f-空氣的相對(duì)濕度，％；E_s-空氣的飽和水蒸汽壓，hpa；

3)進(jìn)而得到端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d：

T_d＝237.3/[7.5/log(e/6.11)-1]

式中：T_d-空氣凝露的凝露點(diǎn)T_d，℃；e-空氣的水蒸汽壓，hpa；

步驟3:計(jì)算機(jī)判斷端子箱內(nèi)部溫度和端子箱外溫度是否會(huì)導(dǎo)致凝露；

步驟4:若端子箱溫度會(huì)導(dǎo)致凝露，則溫濕度控制器啟動(dòng)加熱組件；否則，重復(fù)步驟2-3。

實(shí)施例2

一種變電站端子箱溫濕度控制方法，見(jiàn)圖3所示，給出了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)變電站端子箱溫濕度控制方法流程框圖，包括下述步驟：

步驟1:首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，建立天氣氣溫預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟2:設(shè)定端子箱內(nèi)部溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度導(dǎo)致端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)平均值T_d’；

步驟3:根據(jù)天氣氣溫預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的當(dāng)日環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，以及通過(guò)溫濕度傳感器B、溫濕度傳感器A分別獲得端子箱內(nèi)部溫度t、濕度和端子箱外環(huán)境溫度T，與導(dǎo)致端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)平均值T_d’對(duì)比，判定端子箱內(nèi)部溫度和端子箱外溫度是否會(huì)導(dǎo)致凝露；

步驟4:如果會(huì)導(dǎo)致凝露，溫濕度控制器定時(shí)啟動(dòng)加熱組件，直至箱外溫度不會(huì)導(dǎo)致凝露發(fā)生為止；

步驟5:如果不會(huì)導(dǎo)致凝露，重復(fù)步驟3-4，直至滿足要求。

溫濕度控制器定時(shí)啟動(dòng)加熱組件條件為：

1)將端子箱內(nèi)的露點(diǎn)平均值T_d’與端子箱內(nèi)部溫度t和端子箱外環(huán)境溫度T進(jìn)行對(duì)比，若0＜t-T_d’≤2，且T-t＜0，則按步驟2)進(jìn)行控制；若當(dāng)天天氣預(yù)報(bào)獲得某時(shí)段環(huán)境溫度將低于T_d’，則按步驟3)進(jìn)行控制；

2)控制模塊控制加熱器的控制電路啟動(dòng)，在t-Td≥3℃時(shí)加熱器停止加熱；

3)設(shè)置控制模塊控制加熱器的控制電路在相應(yīng)的時(shí)間段啟動(dòng)，在t-T_d’≥3℃時(shí)加熱器停止加熱。

下面給出實(shí)施例1具體計(jì)算實(shí)例：

1.實(shí)時(shí)采集端子箱內(nèi)溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度，根據(jù)采集到的溫度和濕度計(jì)算出端子箱空氣凝露的最高溫度(凝露點(diǎn))，并且計(jì)算當(dāng)前時(shí)間范圍的露點(diǎn)平均值為10℃，則端子箱內(nèi)部空氣的凝露點(diǎn)為10℃；

2.檢測(cè)到端子箱內(nèi)部溫度12℃，且端子箱外溫度繼續(xù)下降；

3.啟動(dòng)加熱組件，直到箱內(nèi)溫度高于13℃。

實(shí)施例2具體計(jì)算實(shí)例：

1.設(shè)定端子箱內(nèi)部溫度、濕度和端子箱外環(huán)境溫度導(dǎo)致端子箱空氣凝露的凝露點(diǎn)平均值Td，為10℃；

2.根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，若夜晚2時(shí)到5時(shí)天氣溫度在10℃或以下，通過(guò)溫濕度傳感器A、溫濕度傳感器B獲得端子箱內(nèi)部溫度t為12℃、濕度和端子箱外環(huán)境溫度繼續(xù)下降；

3.控制模塊控制加熱器的控制電路啟動(dòng)，直到箱內(nèi)溫度高于13℃；

4.設(shè)置預(yù)約時(shí)間2時(shí)到5時(shí)啟動(dòng)加熱器，直到箱內(nèi)溫度高于13℃。

以上所述給出了一個(gè)有限范圍的實(shí)例對(duì)本發(fā)明做出了詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的任何簡(jiǎn)單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾，均屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍。