CN109358677B - 变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，它包括：利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型，利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图，通过仿真图选取温湿度传感器进行布点；解决了现有技术针对变电站配电室温湿度环境监控的传感器布置依靠人工经验或者安装便易性来完成，据此安装的传感器获取的数据对于配电室的环境参数描述不具有代表性，不能全面监测和了解变电站配电室的温湿度情况，以至于不能进行有效控制来调节配电室的环境参数等技术问题。

Description

变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法。

背景技术

变电站的运转是否正常直接关系到区域供电质量的好坏。变电站内开关室、电容器室等重要部分中安装有众多变电运行设备，这些设备的正常运行对变电站的环境要求比较高。同时随着我国无人值守变电站建设及投运数量的逐渐增多，对其设备运行可靠性提出了更高的要求；而设备的运行环境对设备的使用寿命及运行质量都会产生重大影响。由于诸多因素的影响，室内温湿度的缺乏有效监管，如果室内运行环境长期不达标将严重危及开关设备的可靠运行和运维人员的安全。保证良好的运行环境，提高配电室运行可靠性，确保人身和设备安全具有重要意义。

随着电子技术的发展，近代测量技术也有了飞速的发展，出现了电子式温湿度传感器，将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号，温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。通过采集变配电室温湿度，及时掌握配电室内外环境温湿度变化，利用控制策略启动环境调节控制装置，快速调整变配电室温湿度在设定范围内，对变配电设备的安全稳定运行起到关键作用。

这就要求温湿度传感器测量的温湿度数据能够充分反映室内外实际情况且数值应具有代表性，而以往温湿度传感器布点安装工作大多依靠人工经验或者安装便易性来完成，据此安装的传感器获取的数据对于配电室的环境参数描述不具有代表性，不能全面监测和了解变电站配电室的温湿度情况，以至于不能进行有效控制来调节配电室的环境参数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，以解决现有技术针对变电站配电室温湿度环境监控的传感器布置依靠人工经验或者安装便易性来完成，据此安装的传感器获取的数据对于配电室的环境参数描述不具有代表性，不能全面监测和了解变电站配电室的温湿度情况，以至于不能进行有效控制来调节配电室的环境参数等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，它包括：利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型，利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图，通过仿真图选取温湿度传感器进行布点。

利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型的方法包括：

步骤1、采集变电站配电室建模需要参数，包括变电站配电室的模型参数，换气用地脚窗个数n_d及参数，换气扇个数n_f及参数，配电室开关柜的个数、所在配电室位置及参数；配电室模型参数包括长度L、宽度W、高度H；换气用地脚窗参数包括换气用地脚窗所在墙体平面位置、换气用地脚窗阻力系数；换气扇参数包括换气扇所在墙体平面位置、换气扇流量；变电站配电室外环境温度参数Tout，室外相对湿度参数Dout；变电站配电室内墙壁温度参数Twall，室内环境温度参数Tin，室内相对湿度参数Din；变电站配电室内运行环境要求环境温度最大值Tmax，相对湿度最大值Dmax；配电室开关柜参数包括单个开关柜发热功率P_k、开关柜孔隙率ξ；

步骤2、利用步骤1采集的变电站配电室建模需要参数，在Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型；

步骤3、简化模型；忽略高压配电室内辅助设备对流体流动影响，将配电室开关柜热源设置为面热源，将高压配电室围护结构设置为均匀一致传热性能相同；从而获得简化的变电站配电室三维几何仿真模型。

利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图的方法为：

步骤4、在最大程度上表现配电室内流体流动特性的前提下，确定配电室流场的计算域，采用六面体结构网格对仿真模型在计算域进行离散，再对配电室包括开关柜、风机、通风口的局部位置进行自动网格划分，通过对计算域进行局部加密处理，获得网格细化后的网格单元数和节点数；

步骤5、利用步骤1的配电室、换气用地脚窗、换气扇、配电室开关柜、配电室室内外环境参数设置仿真模型的边界条件和初始条件；

步骤6、设置求解策略，设置计算模型为RNG k-ε湍流模型，求解方法为simple算法，求解精度为二阶迎风格，设置迭代次数N及终止条件；仿真终止条件为能量残差小于10^-7，或进出口流量误差小于10^-4；

步骤7、开始仿真，直至达到仿真终止条件，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图。

通过仿真图选取温湿度传感器进行布点的方法为：通过分析不同高度的温度场和湿度场分布仿真图，温湿度传感器安装在下述点最优：

分别在

H处选取温度最高的4个点和温度最低的4个点作为温度传感器安装点实现不同高度温度敏感区具有代表性的温度数据的获取，分别在

H处选取相对湿度最高的4个点和相对湿度最低的4个点作为湿度传感器安装点实现不同高度相对湿度敏感区具有代表性的相对湿度数据的获取。

本发明有益效果：

本发明通过采集变电站现场实际参数，采集到的实际参数对变电站配电室进行建模，利用Ansys进行配电室温度场及湿度场仿真分析，通过获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图，所得到的温度场和湿度场分布仿真图能够反应出配电室周边准确的温湿度情况，通过分布仿真图来选取温湿度传感器优化布点，从而获取温度、相对湿度数据传送至变电站的环境调节控制***，采用本发明的技术方案能够准确通过温度场和湿度场分布仿真图掌掌握变电站室内外温湿度分布点，通过分布点确定温湿度传感器的安装位置，避免了人工干预过程；通过解决了现有技术中温湿度传感器布点安装工作大多依靠人工经验或者安装便易性来完成，使得传感器获取的数据对于配电室的环境参数描述不具有代表性，不能全面监测和了解变电站配电室的温湿度情况，以至于不能进行有效控制来调节配电室的环境参数等问题

具体实施方式

一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，它包括：利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型，利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图，通过仿真图选取温湿度传感器进行布点。

具体步骤包括：

1、收集变电站配电室建模需要参数，包括变电站配电室的模型参数，换气用地脚窗个数n_d及参数，换气扇个数n_f及参数，配电室开关柜的个数、所在配电室位置及参数。

其中，配电室模型参数包括长度L、宽度W、高度H；

其中，换气用地脚窗参数包括换气用地脚窗所在墙体平面位置、换气用地脚窗阻力系数；

其中，换气扇参数包括换气扇所在墙体平面位置、换气扇流量；

其中，变电站配电室外环境温度参数Tout，室外相对湿度参数Dout；

其中，变电站配电室内墙壁温度参数Twall，室内环境温度参数Tin，室内相对湿度参数Din；

其中，变电站配电室内运行环境要求环境温度最大值Tmax，相对湿度最大值Dmax；

其中，配电室开关柜参数包括单个开关柜发热功率P_k、开关柜孔隙率ξ；

2、利用步骤1的配电室、换气用地脚窗、换气扇、配电室开关柜、配电室室内外环境等参数在Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型。考虑到计算机的性能及工作量，忽略高压配电室内其他辅助设备对流体流动影响，将配电室开关柜热源设置为面热源，同时将高压配电室围护结构均匀一致，传热性能相同；从而获得出简化的变电站配电室三维几何仿真模型。

3、在最大程度上表现配电室内流体流动特性的前提下，确定配电室流场的计算域。采用六面体结构网格对仿真模型在计算域进行离散，再对配电室包括开关柜、风机、通风口的局部位置进行自动网格划分，通过对计算域进行局部加密处理，获得网格细化后的网格单元数和节点数。

4、利用步骤1的配电室、换气用地脚窗、换气扇、配电室开关柜、配电室室内外环境等参数设置仿真模型的边界条件和初始条件。5、设置求解策略。设置计算模型为RNG k-ε湍流模型，求解方法为simple算法，求解精度为二阶迎风格，设置迭代次数N及终止条件。

其中，仿真终止条件为能量残差小于10^-7，或进出口流量误差小于10^-4。

6、开始仿真，直至达到仿真终止条件，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图。

7、通过仿真图选取温湿度传感器进行布点的方法为：通过分析不同高度的温度场和湿度场分布仿真图，温湿度传感器安装在下述点最优：

分别在

H处选取温度最高的4个点和温度最低的4个点作为温度传感器安装点实现不同高度温度敏感区具有代表性的温度数据的获取，H是以地面算起的高度，分别在

H处选取相对湿度最高的4个点和相对湿度最低的4个点作为湿度传感器安装点实现不同高度相对湿度敏感区具有代表性的相对湿度数据的获取。获取的温度、相对湿度数据传送至变电站的环境调节控制***，用作变电站配电室的温湿度环境监测及作为启停条件控制配电室温湿度环境调节控制装置。

Claims (2)

1.一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，它包括：利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型，利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图，通过仿真图选取温湿度传感器进行布点；

利用Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型的方法包括：

步骤1、采集变电站配电室建模需要参数，包括变电站配电室的模型参数，换气用地脚窗个数n_d及参数，换气扇个数n_f及参数，配电室开关柜的个数、所在配电室位置及参数；配电室模型参数包括长度L、宽度W、高度H；换气用地脚窗参数包括换气用地脚窗所在墙体平面位置、换气用地脚窗阻力系数；换气扇参数包括换气扇所在墙体平面位置、换气扇流量；变电站配电室外环境温度参数Tout，室外相对湿度参数Dout；变电站配电室内墙壁温度参数Twall，室内环境温度参数Tin，室内相对湿度参数Din；变电站配电室内运行环境要求环境温度最大值Tmax，相对湿度最大值Dmax；配电室开关柜参数包括单个开关柜发热功率P_k、开关柜孔隙率ξ；

步骤2、利用步骤1采集的变电站配电室建模需要参数，在Ansys建立变电站配电室三维几何仿真模型；

步骤3、简化模型；忽略高压配电室内辅助设备对流体流动影响，将配电室开关柜热源设置为面热源，将高压配电室围护结构设置为均匀一致传热性能相同；从而获得简化的变电站配电室三维几何仿真模型；

利用Ansys对仿真模型进行配电室温度场及湿度场仿真分析，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图的方法为：

步骤4、在最大程度上表现配电室内流体流动特性的前提下，确定配电室流场的计算域，采用六面体结构网格对仿真模型在计算域进行离散，再对配电室包括开关柜、风机、通风口的局部位置进行自动网格划分，通过对计算域进行局部加密处理，获得网格细化后的网格单元数和节点数；

步骤5、利用步骤1的配电室、换气用地脚窗、换气扇、配电室开关柜、配电室室内外环境参数设置仿真模型的边界条件和初始条件；

步骤6、设置求解策略，设置计算模型为RNG k-ε湍流模型，求解方法为simple算法，求解精度为二阶迎风格，设置迭代次数N及终止条件；仿真终止条件为能量残差小于10^-7，或进出口流量误差小于10^-4；

步骤7、开始仿真，直至达到仿真终止条件，获取不同高度下的温度场和湿度场分布仿真图。

2.根据权利要求1所述的一种变电站配电室的环境自动调节***温湿度传感器布点方法，其特征在于：通过仿真图选取温湿度传感器进行布点的方法为：选取不同高度的温度场和湿度场分布仿真图，分别在

H处选取温度最高的4个点和温度最低的4个点作为温度传感器安装点实现不同高度温度敏感区具有代表性的温度数据的获取，分别在

H处选取相对湿度最高的4个点和相对湿度最低的4个点作为湿度传感器安装点实现不同高度相对湿度敏感区具有代表性的相对湿度数据的获取。