摘 要: 氣體絕緣金屬封閉開關設備( GIS) 在變電站內常年的封閉結構，幾乎不受大氣壓條件影響、安全性能好、結構性能穩(wěn)定而被廣泛地應用于變電站中。由于 GIS 內部六氟化硫( SF6) 氣體壓力高，現(xiàn)場經驗中，經常出現(xiàn)過漏氣事故，嚴重者會對設備本身及周圍設備造成難以估量的損失，從而影響整個系統(tǒng)的運行，因此，在 GIS 運行時，如何高效地對其內部 SF6 氣壓進行監(jiān)測和安全的維護，對保障電力系統(tǒng)的安全運行十分重要，是電力運維部門需密切關注的問題。
目前由于高壓氣體絕緣金屬封閉開關設備( 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，在電網建設中受到廣泛的應用。GIS 與的普通的設備不一樣，它主要是采用 SF6氣體作為絕緣介質，對應金屬筒內所有的設備都被 SF6氣體包裹，但是，隨著設備長時間運行，內部 SF6氣體會出現(xiàn)一定程度的泄漏，嚴重時會影響設備運行，造成財產及生命損失。因此，需要對 GIS 設備內部 SF6氣體壓力進行監(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 內部氣壓。每一次對設備進行巡檢，操作人員必須去設備現(xiàn)場進行抄表，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 設備，自投運以來，運維人員經巡視、檢修后發(fā)現(xiàn)站內 GIS 設備部分氣室經常出現(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，一但設備出現(xiàn)漏氣的故障時，會導致設備的絕緣上存在薄弱，嚴重的設備故障和系統(tǒng)安全。所以目前所有的變電站內都需要定時監(jiān)測 GIS 的氣體壓力以保證設備的正常運行。
目前 GIS 在密封缸體上安裝有氣壓表和沖壓管接頭。運維人員必須定時采用人工現(xiàn)場察看的方式進行HART375手操器，當發(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)測研究內容
本文通過對 GIS 設備HART375手操器相關技術的研究，以某變電站 500kVHGIS 設備為對象，討論對 GIS 設備實施HART375手操器的有效手段和方法，實現(xiàn)對 GIS 設備的氣壓狀態(tài)進行實時的監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)各設備所出現(xiàn)的氣壓告警異常，相關信號傳送裝置就會要運行人員發(fā)現(xiàn)通知信息，讓運行人員好及時的排除危險隱患，合理安排設備的例行檢修，以迅速的好安排人員進行檢修處理，直接的降低維護成本。具體的研究內容包括: 1) 對 GIS 設備HART375手操器系統(tǒng)的相關技術進行介紹，包括壓力測量技術、無線自組網技術、GPＲS 技術，GIS 設備狀態(tài)監(jiān)測的基本原則、GIS 設備無線HART375手操器技術原理和方法。2) GIS 智能無線HART375手操器系統(tǒng)安裝于變電站內，主要實現(xiàn)現(xiàn)場 GIS 設備內 SF6氣體壓力的遠程監(jiān)控，主要功能有:
(1) 實時監(jiān)測 GIS 氣壓: 安裝在 GIS 設備上的無線壓力變送器定時準確采集 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: 通過無線傳感網絡和 GPＲS 技術，將無線壓力變送器采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸至遠程監(jiān)控中心服務器上;
(3) 遠程監(jiān)控數(shù)據(jù): 在遠程服務器計算機上對壓力數(shù)據(jù)進行圖形和數(shù)據(jù)顯示;
(4) HART375手操器報警: 通過遠程服務器計算機和手機短信兩種方式進行監(jiān)測報警，根據(jù)數(shù)據(jù)信息自適應調整采用頻率;
(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，可進行查詢、打印報表等操作，便于工作人員進行歷史查詢。
3 系統(tǒng)組成
GIS 智能無線HART375手操器系統(tǒng)，一般都在設備內部安裝了壓力傳感器，通過探頭可以實時的監(jiān)測 GIS 柜內壓力，當發(fā)現(xiàn)有漏氣或者相關威脅時，并通過無線傳感網絡進行數(shù)據(jù)傳輸，在遠程計算機或者是現(xiàn)場后位機上進行實時顯示，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，采用低功耗設計，通過鋰電池供電即可，并通過無線的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，wuxu外部連接電纜，安裝方便，安裝維護成本低，也易于對已建好的變電站進行技術改造采無線通信網路進行數(shù)據(jù)傳輸，該網絡具有大容量、多路徑、自修復、時延短等特性。
遠程監(jiān)控服務器接收無線接收模塊通過 GPＲS 將本區(qū)域內各無線壓力變送器采集到的 GIS 設備內 SF6 氣體壓力信息， GIS 設備 SF6 HART375手操器系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理軟件在遠程監(jiān)控服務器上運行，將 SF6 壓力信息進行處理和數(shù)據(jù)庫管理，對 SF6 壓力超過額定值的 GIS 設備，服務器計算機通過短信 DTU 向運維人員指定手機發(fā)送短信報警。
4 結論
變電站管理的網絡化、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技術相結合，實現(xiàn)變電站 GIS 設備HART375手操器的網絡化和智能化，全方面提高變電站內 GIS 設備安全高效穩(wěn)定運行是以后 GIS 變電站發(fā)展的主要方向。
