变电站管控平台：智慧变电站的智能化管理核心
在智能变电站的基础上，智慧变电站通过一系列先进技术实现了更为深入的智能化管理。变电站管控平台作为智慧变电站的核心组成部分，发挥着至关重要的作用。
一、变电站的整体架构设计
智慧变电站的设计框架包括一次设备、二次系统、辅助系统以及远程智能巡视系统。其中，一次设备通过状态感知技术，实现设备健康状态的智能监测；二次系统则通过就地采集、冗余测控、站域保护等技术提升二次系统的可靠性和智能化水平。辅助系统按照一体设计、精简层级等要求进行设计，以实现数据共享和设备联动。远程智能巡视系统则通过高清视频和红外热成像测温等技术，开展室内外设备的联合巡检作业，并构建变电站立体智能巡视体系。
二、智慧变电站物联管控平台的建设
智慧变电站物联管控平台是智慧变电站的大脑，负责数据的处理、分析和管理。该平台采用超融合虚拟化技术，实现了计算虚拟化、存储虚拟化及网络虚拟化的一体化管理。超融合虚拟化平台不仅易于扩展和管理，而且具备强大的计算能力，为智慧变电站提供全面的数据支持。
三、数据的智能化处理和应用
图2-1展现了智慧变电站的框架体系，为我们提供了一个宏观的蓝图。在这个基础上，图2-2深化了我们对智慧物联管控平台层级结构数据流的理解。
超融合虚拟化平台是智慧物联的核心之一。该平台不仅拥有强大的容错机制，还表现出极高的可靠性。数据默认会有多个备份，当某个计算节点离线时，虚拟机的运行能在极短的时间内完成计算资源的切换，恢复正常运行。这样的设计确保了数据的完整性和安全性。
在智慧物联管控平台的建设中，我们遵循统一数据接入与应用平台实现方案的相关约定。我们统一规范地接入各子系统信息，实现数据共享和设备联动，从而全面提升辅助设备监控系统的管控能力。平台接入的子系统包括在线感知、安防、消防、环境监测等，实现各子系统的智能联动控制。平台还能实时接收各端装置上传的模拟量、开关量信号，对这些信息进行分析、计算、判断、统计和其他处理，实现多元异构数据的融合。
从图2-3可以看出，智慧物联管控平台的基础软件架构被分为通信层、数据层、服务层和应用层四部分。每一层都有其独特的功能，共同构成了一个高效、智能的系统。
智慧物联管控平台的软件功能架构如图2-4所示，包含了基础平台服务层、传感采集接入层、通信层等多个层次。其中，主设备监控是核心功能之一，它能根据一次设备的遥控预置指令进行联动，实现视频预览、录像等功能。照明控制和电能质量也是重要的组成部分。变电站配置了照明控制子系统，通过照明控制器和灯具实现灯具运行状态的数据采集、人工及自动控制功能。电能质量监测装置能采集电能质量监测数据并通过IEC 61850上送辅助设备监控系统。
智慧物联管控平台是一个复杂而高效的系统，它通过智能联动、数据分析等技术，提升了变电站的监控能力和运行效率。在辅助设备监控系统中，主设备监控、照明控制和电能质量监测是三大核心功能，共同保证了变电站的安全、稳定运行。该平台还遵循统一的数据通信协议，实现了与各子系统的无缝对接，提升了数据的共享和整合能力。智能压板系统为变电站带来了革命性的升级。在变电站中，智能压板如同感知神经网络的核心节点，实时感知和传达各压板的工作状态。其构成包括了通信管理单元、智能压板状态采集器以及智能压板传感器等关键组件。这些组件协同工作，不仅采集各个压板的状态数据，还将这些信息通过智慧物联管控平台加以整合和处理。
智能压板传感器基于非电量接触原理，能够精确检测各分立压板的运行状态，无论开关柜还是汇控柜内部，都能洞悉无余。采集器负责收集这些数据，并将其传递给智能压板控制器。而通信管理单元则担任着数据桥梁的角色，它将来自各个压板状态采集器的数据汇集，再传输到辅助设备监控系统，确保信息的畅通无阻。
组合电器在线感知系统，如同变电站的全方位“守护者”。它集成了避雷器监测装置、泄漏电流及动作次数传感器等一系列高科技装置。这些设备联手实现了对泄漏电流、母线电压、SF6微水及密度、断路器机械特性等关键数据的实时监测。这些数据通过IEC 61850标准，被迅速传送到辅助设备监控系统，确保变电站运行的每一环节都能得到精准控制。
变电站的变压器在线感知系统，如同一个高效的“医生”，为变压器进行全方位的诊断。它通过一系列装置，如变压器免维护油色谱监测装置、铁芯接地电流监测装置等，对变压器进行细致入微的监测。不仅采集数据，更进行声学指纹识别，分析诊断变压器的运行状态。所有监测数据和诊断结果都通过IEC 61850标准上送至辅助设备监控系统，确保变压器的健康运行。
开关柜在线感知系统、智能直流控制系统、消防系统、安防系统以及环境监测系统共同构成了现代化变电站的智能化防线。它们各司其职，确保变电站的安全、高效运行。从无线测温、局部放电在线感知到智能蓄电池监测，每一个细节都得到了精细的照顾。所有数据都通过IEC 61850标准上传至辅助设备监控系统，为变电站的运行提供全面、精准的信息支持。
安防系统采用多种技术手段，如门禁、红外对射、电子围栏等，确保变电站的安全无虞。环境监测系统则通过各类传感器，实时监测变电站的环境参数，确保设备的正常运行。每一个传感器都如同变电站的“眼睛”和“耳朵”，时刻感知着变电站的每一个变化。
现代变电站已经不仅仅是一个简单的电力设施，更是一个集成了多种高科技装置的智能化系统。它确保了电力系统的稳定运行，也为我们的生活带来了更多的便利和安心。变电站电缆沟配置水浸传感器，确保电缆安全无虞。若电缆沟超过60米，每间隔60米便增设一个传感器，以全面监控水位变化。我们选用坚固耐用的合金或不锈钢材质的光电水浸传感器，安装在电缆沟的壁支架上，位置靠近底部，以保障电缆的安全运行。
当变电站室外设备区无法自然排水时，我们建造集水井，根据排水量进行科学设计。井内配置排水泵，采用升压方式有效排水。配备有水泵的变电站，都会安装一个便捷的水泵控制箱，方便室内操作。
每个集水井都会精细安装一个水位传感器，选用抗锈蚀、防老化的材料，确保机械强度并防止变形。传感器本体置于水泵控制箱中，其传感电缆深入集水井内，实时监测水位变化。主变压器室、开关室、电容器室等关键区域都会安装风机，它们被放置在室内上方，以确保排风量满足设备运行的环保要求。每个生产用房的风机都会配备一个风机控制箱，方便室外操作。
变电站的主控室、二次设备室等功能性房间，以及预制舱，都会装设空调以确保设备在稳定的温湿度环境中运行。空调被布局在室内的角落，出风口避免直接吹向设备。空调采用先进的RS 485通信接口，型号和数量都根据设备运行环境的要求精心选择。
在湿度较大的室内，如开关柜室，我们会安装除湿机，它们对称地布置在高压开关柜的中段。这些除湿设备的参数设置和数量都以满足设备运行环境的要求为准则。
对于寒冷地区的变电站，我们更重视暖通设备的安装。主控室、二次设备室等关键区域都会配备暖通设备，确保室内环境的温暖舒适。这些设备具有多种功能，包括空调开关控制、工作模式切换、温度调节、风机和水泵的启停控制等。它们还能监测温度、湿度、风速、雨量、水位等，当超过设定阈值时，会发出告警。
变电站还配备了环境监测系统的就地模块，包括通用和RS 485两种类型。这些模块可以接入多种传感器信号和数字信号，实现信号的远程传输，并控制水泵和风机。
变电站的智能巡视系统由多个组件构成，包括高清网络摄像机、人脸识别摄像机等，实现对变压器运行环境和其他设备的全面监视。而作业现场安全管控系统则通过精确定位人员和车辆，解决安全问题，提高运维效率。
电力电子技术应用教程——从江景房搬入地下的电力变革之旅
置身于宁波三江口的繁华地带，你能感受到这座城市的历史底蕴与现代气息交织的独特魅力。自唐宋以来，这里便是我国重要的港口城市，海上丝绸之路的起点，大运河南端唯一的出海通道。作为宁波的文化发源地和商业中心，三江口无疑是真正的城市心脏。
随着城市的发展与繁荣，原有的电力设施已难以满足现代需求。1997年投运的110千伏大河变电站，如今面临着种种挑战。为了配合宁波市在新世界广场城市综合体的建设规划，同时满足中心区域日益增长的用电负荷，国网宁波供电公司决定对大河变进行一场前所未有的“搬家”工程。
这场工程并非简单的迁移，而是将变电站从地面移至地下，实现从江景房到地下室的转变。新的变电站采用全地下布置，深度约20米，共分为三层，总建筑面积达7279平方米，计划容纳4台50兆伏安主变压器。
如何安全、高效地实现变压器的地下转移？工程师们精心设计了方案。变电站一侧开辟了吊物孔，吊机通过它将主变压器安全吊入。随后，利用工具横向平移，将变压器精准安装到位。为了方便后续的更换及维修，供电公司还特别设计了混凝土预制盖板封堵吊物孔，并做好防水处理。覆土后进行的绿化设计，既美观又实用，一旦有需要，可以随时移除绿化、拿掉盖板。
面对宁波沿海的台风和洪涝灾害，地下变电站的防水防涝问题尤为重要。供电公司采取了多项措施确保变电站的安全运行。通过精密的防水设计和施工，确保地下变电站能够抵御外部水患。加强内部排水系统的维护和管理，确保在极端天气条件下能够迅速排除积水。
这场电力变革之旅不仅满足了宁波市中心区域的用电需求，也展现了电力电子技术应用教程在现代城市建设中的重要作用。从江景房到地下室的转变，不仅是变电站的搬家，更是现代科技与传统文化完美结合的典范。
供电公司经过详尽的调查，揭示出宁波的防汛设施是按照百年乃至千年一遇的洪水标准来设置的，对防洪排涝有极高的要求，同时设施完备。为了让变电站满足防洪防涝的要求，只需在现有基础上进行适当的额外标高，确保高于三江口历年最高水位300毫米以上。
谈及防火，地下变电站因其封闭的空间结构，防火措施显得尤为重要。变电站精心设计了防火分区，并在每个出入口设置了明显的防烟楼梯间。由于采用的是无人值班模式，变电站采用了全自动报警系统，一旦察觉火灾，主控制器会立即启动智能辅助控制系统，联动站内风机与空调，并实时传递信号。站内还配备了消防给水系统、室内消火栓系统以及主变气体灭火系统，全方位满足灭火需求。
在内在核心的全面升级方面，新大河变电站遵循智能化设计，配备了多种智能监测单元。站内的自动化系统具备数据采集、处理、监视、测量、控制和运行管理等全方位功能。变电站还安装了高准确率的暂态选线装置，为处理单相接地故障提供精准信息，大大缩短了故障处理时间。更令人瞩目的是，新变电站首次配备了油色谱在线监测装置和植物油变压器，采用环保的天然酯绝缘油，不仅环保，还具备高闪点、不易燃的消防优势。
宁波供电公司的500千伏甬港变220千伏送出工程等其他重点工程也在稳步推进。尽管疫情带来了一定的影响，但公司坚持“做细、做实、做优”的原则，确保电网基建工程按期完成。让我们共同期待一个更加璀璨繁荣的新宁波！
再来看总线系统在中央空调的应用。NHR系列智能显示控制仪表是一款集众多全新功能于一身的智能仪表。它能对现场的各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，广泛应用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等领域。
在化纤生产的Q/A空调系统中，智能控制系统是关键。这个系统由中央管理站、NHR显示控制仪表、各类传感器和执行机构组成，完成多种控制及管理功能。它通过现场总线型计算机多串口网络监控系统充分控制厂房，减少网络故障的影响，实现了智能化的分散管理。
仪表的选型与应用同样关键。例如，在侧吹风压力、温度、湿度的控制中，NHR-7310A智能调节器通过4～20mA的输出控制调节，结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了手动自整定。而在新风、排风、回风开度的控制中，NHR-7300C智能调节器则通过同样的方式实现了精确控制。这些智能调节器在中央空调系统中发挥着至关重要的作用，确保了系统的稳定运行。
三、精密监控与智能调节：中央空调系统的运行与改造
在现代中央空调系统中，对各项参数的精确测量与监控至关重要。我们采用了NHR5100显示报警仪，它能够精准测量温度PT100，以及4～20mA标准信号。NHR-5710八路显示报警仪实时显示中央空调的各项工作状态。
在上位监控微机上，我们能够全面展示中央空调的工作状态，包括工艺流程图、动画构件、空气流动块、过程参数以及安纽设置。我们还根据检测点的数量，每50台设备使用了一个串口设备进行通讯，开关量也实现了单独通讯，确保了通讯速度的高效稳定。
在系统操作上，我们可以进行多种显示和操作，包括运行画面显示、变频启动、管道内气体流动、室内温度、室外温度、湿度、送风温度、阀门开度、变频器频率以及水泵运行状态等。用户还可以对调节器参数进行手动、自动或程序表启动、暂停、停止等操作。当变频器、温度、湿度或风压发生异常时，系统会有报警提示，相应的显示会闪烁并发出声音，用户可以通过点击消除报警，并可选择各类报警进行记录报表，还提供打印功能。
经过长时间的运行，我们发现中央空调系统中的水泵和风机是能耗大户，用电量占空调总用电量的30%~40%。于是，我们采用了智能调节器控制温度，并结合变频节能技术，对空调循环水系统的水泵（冷冻、冷却）进行节能控制。这一改造的节能率通常在20%~50%之间，大大提高了设备效率。这一系统在化纤厂房内安装调试后投入运行，性能稳定可靠。我们采用了总线式的分布结构，设立现场控制器，所有检测设备及电机均直接在各自的现场控制器上，并由总线连接构成系统。这一设计降低了系统成本，现场施工也变得极为简单，受到了客户的一致好评。
接下来，我们要分享一个实际案例——兰州某Ⅲ价轮状病毒疫苗生产车间的暖通系统设计。该项目是国内首个满足GMP规范要求的年产500万人份Ⅲ价轮状病毒疫苗生产车间。项目位于甘肃省兰州市，总建筑面积17912.63㎡，总高23.95m。其中，地下一层为设备公用机房，一层为分包装区，二层为原液区，三层为培养基区。生产区通过洁净空调系统达到无尘、无菌条件，非生产区则以舒适性空调为主。该项目的空调设计参数经过精心计算与选择，以确保室内环境的舒适与卫生。
在洁净空调设计上，本项目共设计了15套净化空调系统，以满足不同区域的需求。空气处理流程包括初效过滤、中效过滤、降温除湿、再热、高中效过滤、高效过滤，并最终送入室内。空调系统采用臭氧消毒。气流形式为顶部送风、下侧回风的方式。
这个案例展示了我们在中央空调系统设计与改造方面的专业能力，以及对于环境舒适与卫生的高度重视。洁净区A级的空气流动设计精妙绝伦。这里采用的是单向流的气流组织设计，确保了空气的纯净度。FFU风机过滤单元如空气卫士般，从顶部均匀送风，风速恰到好处，维持在0.36至0.54 m/s之间。回风经过精心设计的夹墙，进入静压箱，再经过过滤单元的精细过滤后，再次从顶部送出，如此循环往复，确保了空气的洁净度与流动性（图2所示）。
对于有特殊温度需求的房间，如孵房、烘房和恒温融化间等，它们需要的温度范围精确而独特。设置的是热风循环中效风机箱，采用先进的无极可控硅电加热技术。孵房的温度控制精度高达±0.5℃。为了保证送风的精准性和温度的均衡性，孵房还采用了孔板送风技术（如图3所示）。房间门口处还安装了温度显示及启停装置触摸屏，方便操作与监控。
对于热负荷较大的区域，如细胞区冰箱间、有毒区毒种库和冻融间等，除了常规的洁净送排风外，还配备了常年运行的直接蒸发式洁净空调机组，为房间提供降温服务。
洁净冷库的设计同样出色，采用直接蒸发式低温洁净空调机组送风，冷媒温度精准控制在-6/-1℃。表冷盘管交替融霜运行，确保冷库的运作效率。室外机的放置位置也经过精心选择，位于屋面。
控制区的空调系统也颇为精细，共设计了4套系统，分别为一层更衣、一层外包区、二层CNC走廊和三层CNC走廊。空气经过多重过滤后送入室内，气流组织为上送上回。
舒适性空调及其他区域的设计同样人性化。办公室和检定区设有舒适性空调系统，为房间提供降温和供暖功能。配电间和制水间则设计了变频多联VRV机组，满足它们冬夏的降温需求。冷库进出入口和物流中转厅则安装了风幕机，确保外界空气不会干扰到内部的温度环境。
空调系统的冷、热源及水系统的设计也极为考究。夏季采用冷冻水制冷，冬季则使用热水加热。B级区净化空调采用纯蒸汽加湿，其他区域则采用工业干蒸汽加湿。冷却水则由两台高效的冷却塔提供。
通风设计充分考虑了生物安全因素。根据卫生部相关名录，针对特定病毒操作区，空调系统设计无回风，排风经过高效过滤器过滤后排放。其他无毒区域的排风则采用中效过滤器排风箱排出。
各个特定区域如卫生间、配电室、热力站等都设有机械进、排风机组，确保空气流通。冷冻机房还设有机械事故排风机，兼具平时通风功能，并配备了自动检测报警控制系统。
整个空调系统的控制采用了PLC技术，配合各种传感器、执行器和传输线路，实现各种控制逻辑。可以自动调节房间的温湿度、风量、压差等，确保达到理想的运行状态，避免过冷过热现象，实现经济运行。这样的设计真是既科学又人性化，为我们提供了一个舒适且安全的工作环境。随着医药工业的持续发展，药品法规制度的要求也日益严格，医药洁净工业生产厂房的建设标准不断提升。为了满足国家及地方规范，同时结合产品特性进行设计，空调系统的设计与实施显得尤为重要。
（一）风量控制
空调机组采用变频风机，全年保持定风量运行。随着过滤器逐渐堵塞，阻力增大，会对总送风量产生影响。为了确保送风量的稳定，我们在送风主管安装了多点风速测片，以监测风管风量变化。通过计算空调总送风量，调节送风机频率，保证送风量始终保持稳定。
（二）压差控制
本项目的洁净区设计严格按照GMP要求进行。不同房间之间，根据生产功能、洁净级别，设置了不同的压差要求。洁净区与非洁净区之间的压差不小于10Pa，室内正压值设定为10～45Pa。病毒区相对于非病毒区保持负压。房间内设有压差表，不仅具备现场显示功能，还可以远程传输，以监测房间压差。在空调系统的过滤器上，还设置了压差开关，以监测过滤器阻力，为清洗或更换过滤器提供依据。
（三）温湿度控制
空调系统的风管中设有温湿度传感器，以监测新风、送风、回风的温湿度。这些传感器与表冷、加热、加湿调节阀进行连锁控制，确保送风温湿度的自动调节。在每个空调系统中，我们还选择了2-3个关键房间进行温湿度监测，通过调节空调机组的冷热媒流量或温度，保证房间温湿度恒定。
（四）消毒控制
为了对洁净空调进行消毒，我们采取了以下步骤：关闭新风电动阀、排风机、消毒排风机及电动阀，开启送风机、回风电动阀及臭氧发生器。在空调机组回风段加入消毒剂后，将消毒空气送入房间。消毒完成后，系统排出残余消毒气体，经检测合格后恢复正常运行。
（五）环境监测
在洁净室内，我们设置了悬浮粒子传感器和微生物采集系统，对区域内的空气质量进行静态和动态监测。对于关键操作区域，我们还进行了动态连续监测，以确保生产过程中空气质量达标。
防排烟系统的设计也至关重要。对于长度超过40米的疏散走廊和面积超过300平方米的房间，我们采用了自然排烟系统。不满足自然排烟条件的区域，则采用机械排烟。车间划分为36个防烟分区，每个防烟分区都设有板式排烟口和排烟风机，以确保在紧急情况下迅速排烟。
医药洁净空调系统的设计不仅要满足规范，还要结合产品特性进行设计。质量源于设计，因此在设计时需充分掌握用户需求，明确设计任务，将理论与实际相结合，才能设计出高质量的作品，为人类健康做出贡献。如有更多疑问或需要服务支持，欢迎联系我们：暖通设计实操综合教学体现课程或拨打我们的维修服务专线：了解更多信息。