基于变电室综合环境控制的智能保障系统研究

摘要

本文研究目标是改变现有变电室各环境参数单一模式控制的理念，开发一种多功能变电室环境控制智能保障系统，实现在低能耗并且控制稳定的条件下，完成对变电室温度、湿度、SF6浓度多参数的有效综合控制。通过大量的实地调研，设计一款具有综合控制变电站环境参数的智能保障系统，是现有变电室环境控制所需，同时也响应国家提倡的节能减排、环保的号召。
　　本文通过研究变电室各环境参数，依据各参数数学建模可得到理论数据模型，运用Fluent模拟各类通风设置工况模型，并结合变电室各环境参数综合矛盾逻辑关系，开发变电室综合环境控制保障系统。变电室各环境参数的控制都是通过引入对应新风量解决的，室内温度的控制是通过引入空调新风进行控制的，室内湿度及SF6浓度的控制是通过风机引入新风进行控制的。本文通过参数逻辑控制的方法，集成变电室各环境参数控制模块，依据变电室前期模拟结果设置通风方式，综合布置各参数模块传感器采集数据。对数据进行处理分析。
　　开发变电室模拟实验室:运用变电室综合环境控制保障系统，分析在模拟工况最优的通风设置的情况下，室内新风能否形成微正压环境，所引入新风在最小能耗下室内能够形成层流性补充。
　　本文得出如下结论:
　　(1)变电室环境参数控制采用新风设备与空调制冷结合的方法，实现了对温度、湿度、SF6有毒气体的综合控制。
　　(2)变电室各环境参数采用逻辑关系及相应的门电路式的控制策略方法，改变了原有变电室内参数控制的不确定方式。
　　(3)理论模拟得出置换流是最优的通风方式，采用双进风口、双排风口的斜对称布置能使气流形成置换流。在置换流的气流条作用下，室内新风可形成在微正压条件下的新风层流效应。
　　(4)室内新风在微正压条件下与室外进行可控流动，实现室内无尘新风的层流补充。建立变电室模拟实验室，设定理论模拟分析所定的各类控制参数，测定变电室各环境因素。运用变电室环境智能保障系统，结合参数逻辑关系的控制，实际测定室内温湿度、SF6浓度等参数的规律。试验与模拟结果显示变电室采用置换流的通风方式，可保证变电室综合环境控制符合规定要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课程的研究背景及意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及方法

2 变电室综合环境参数的建模分析

2．1 变电室环境参数的数学建模

2．1．1 变电室温度建模

2．1．2 变电室湿度建模

2．1．3 变电室SF6浓度建模

2．2 控制各环境参数的理想数值分析

2．3 多种模式下通风方式的物理建模

2．4 本章小结

3 理想模型下的变电室环境数值模拟

3．1 区域模型的基本概念

3．1．1 区域间的流量平衡方程计算

3．1．2 区域间理论流量模型推导

3．2 数值模拟计算方法及边界条件确定

3．2．1 数值计算方法介绍

3．2．2 边界条件的设定

3．3 数值模拟结果分析

3．3．1 温度场分层特性的模拟数值分析

3．3．2 通风走势的模拟分析

3．4 变电室通风方式的方案确定

3．5 本章小结

4 变电室环境控制智能保障系统的开发

4．1 系统设计的技术路线及设计制作流程

4．1．1 总体技术路线

4．1．2 简要设计制作流程

4．2 系统机械本体的设计

4．2．1 设备选型计算

4．2．2 机械本体的布局设计

4．2．3 变电室SF6增压换气装置的设计

4．3 电气控制的综合设计

4．3．1 技术实施方案确定

4．3．2 控制面板设计

4．4 系统样机及仿真实验室的设计制作

4．4．1 系统样机实物及仿真模拟实验室

4．4．2 系统样机的子系统工作原理

4．5 本章小结

5 基于组合逻辑方法下的环境参数控制策略

5．1 变电室综合环境参数控制组合逻辑方法介绍

5．2 各环境参数的真值表示法

5．2．1 理想状态下参数的逻辑关系及控制

5．2．2 控制一参数的逻辑关系及控制策略

5．2．3 控制两参数的逻辑关系及控制策略

5．2．4 控制三参数的逻辑关系及控制策略

5．3 参数控制程序设计

5．4 本章小结

6 实验研究及功能效果分析

6．1 传感器选择及整体布局设置

6．2 采集数据分析

6．2．1 变电室模拟实验室温度分析

6．2．2 变电室模拟实验室湿度分析

6．2．3 变电室模拟实验室通风走势分析

6．3 实验与理论模拟结果对比分析

6．4 系统功能效果分析

6．4．1 系统控制效果分析

6．4．2 新风效果分析

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 研究展望

参考文献

附录A 风机选型常用计算公式

附录B 设备运行参数设定

作者简历

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