一种节能双控开关面板设计与应用

一种节能双控开关面板设计与应用

郭远航 ,陈旋基

广东电网有限责任公司惠州供电局  广东惠州  516001

摘要：随着科技的发展，变电站平均运维周期越来越长，针对工作人员出于各种原因导致照明开关没有关闭，进而照明系统长期开启，产生不必要的站用电损耗及设备折损的问题，设计一种节能双控开关面板，以替代原有的普通双控开关，阐述了节能双控开关面板的技术原理、节能双控开关面板的功能作用。研究及应用表明，在变电站照明系统中安装节能双控开关面板，极大地方便了工作人员开展运维工作，可有效减少变电站非必要照明时长，大大降低变电站照明系统的损耗。在方便工作人员的同时，满足企业、社会对“节能减排”的需求，具有良好的发展前景。

关键词：双控开关；节能减排；站用电

0 引言

变电站站用电的损耗中，照明系统的电力损耗占据较大部分。工作人员参加变电站的维护、检修工作时，需要开启照明以提供满足工作需求的亮度，然而“人走关灯”成为工作人员在繁忙工作中经常忽视的事情。例如，工作人员进入到主控室开灯后，进行检查、开票等操作后需要去到场地进行验收等工作，出主控室时忘记关灯，而工作结束后也无需返回主控室，因而产生了“长明灯”、“长明站”，大大增加了变电站的用电损耗，造成不要的浪费。

所以，设计出一种节能双控开关面板十分必要，既能用程序化的元件帮助工作人员解决最容易忽视的问题、方便工作人员的工作，同时也能减少站用电的损耗，为企业节约成本。

1 研究背景

1.1政策背景

近年来，为推进可持续发展，促进经济发展与环境保护共赢，我国政府与社会大力倡导“节能减排”。2022年，为加强节能减排工作的过程实施，国务院印发《“十四五”节能减排综合工作方案》。该方案对节能减排十大重点工程进行部署，其中“公共机构能效提升工程”作为重点工程的一部分，对节能减排有着重要的意义。南方电网作为能源企业的代表，在“节能减排”中也发挥着先锋的作用，科学有序推进新型电力系统建设，促进电源更清洁、电网更节能、用能更低碳。电网作为电力输送和资源优化配置的平台，对促进新能源发展、提高能源开发利用效率、推动全社会节能减排具有重要作用。

1.2站内日常工作背景

随着工业经济发展，对电力资源的需求越来越大，在有限的资源下如何尽量满足社会的电需求，节能降耗显得尤其重要。降低损耗等于在同等的条件下，输送出更多的电能，减少供电企业的运营成木。变电站站用电率指标是线损管理的重要指标之一，开展站用电节能工作，是降低运营成木、提升效益的重要措施。

目前惠州地区对变电站的运维管理方面，采用“巡维中心制”，即一个巡维中心对多个变电站进行管理，承担多个变电站的运维工作。对不同设备采用差异化的运维方式，不同运维等级的设备，其日常巡视周期长短不一，短则一日，长则一个月。

在日常运维过程中，工作人员进入主控室、高压室、继保室等户内设备区域时，通常会开启照明以保证足够的亮度，而在离开照明区域时，偶尔会出现由于工作人员的疏忽大意造成忘记关灯的情况，导致变电站在下一次运维周期到来前处于“长明站”的状态。在此状态下，灯具使用寿命减少、站用电不必要的损耗增加，造成了不必要的浪费。基于此，对变电站照明系统进行节能改造势在必行！

2 研究内容

2.1 技术原理

图1 工作原理图

如图1所示，节能双控开关面板取代正常双控回路靠近灯具的开关面板，原开关面板有K1、K2两个手动开关，取代后称K3，如图1虚框内所示，虚线为K3的工作零线。K3内部包含双位置自保持继电器，可通过手动按钮K1、K2驱动控制电路切换继电器位置；或者经过K3内部控制电路按设定时限自动切换继电器位置，进而点亮或者熄灭照明灯。

2.2 面板及功能

2.2.1 面板结构

图2 面板图

面板结构图如图2所示，主要由四个灯信号光柱D1、D2、D3、D4以及两个面板K1、K2构成，面板上相应有L1、L2照明工作信号灯。D1、D2、D3、D4的作用为显示自动关闭总次数和显示倒计时关闭照明的时间。

2.2.2 功能介绍

a）普通双控开关

在不处于设置和查看的情况下，短按K1或K2可以像普通双控开关灯一样控制照明灯点亮或者熄灭。

b ）倒计双控开关

当处在倒计时工作模式时，自照明灯点亮后，开始按设定时长开始倒计时，倒计时结束，照明灯自动熄灭。

c）自动记录开关面板倒计时自动关闭的次数，科学统计节约照明用电的次数。

2.3 创新及优点

2.3.1 该开关面板可在多种模式下运行

以下3种情况，均可关闭开关：

a）双控负荷通电开始计时，时长达到设定时限后，开关面板自动关闭负荷用电。

b）任何时候手动关闭开关，自动结束计时，直接关闭负荷用电。

c）关闭限时关闭功能，功能与常规双控面板一致，可直接手动开启或者关闭负荷用电。

2.3.2 该开关面板具有一定的人机交互功能

通过简单的短按、长按开关面板上的按键操作组合，以及开关面板的信号指示灯的闪烁逻辑，可以实现倒计时关灯功能开启与关闭、倒计时时长设定、查看自动关灯次数、功能测试等功能。

3 效果及影响

3.1 效果

以某一个常规220kV变电站为例，保护通讯室照明功率约为2.9kW，若忘记关闭照明，以一个Ⅲ级管控变电站巡视周期为两周来计算，照明长开14天浪费用电：2.9*24*14=974.4kW・h，若安装此节能双控开关，在此巡视周期内可节约613元。而此节能双控开关的功率小至可忽略不计。同理，在具有双控开关回路的大功率照明的高压室、GIS室中，同理可加入此节能双控开关以节约电量。若安装此节能双控开关，可以挽回极大的电量损失，减少不必要的电能损失，大大节约变电站的运行成本。

3.2 影响

变电站用电负荷中，照明负荷占比十分高。变电站在无人值班的情况下，若工作人员忘记关闭照明，可能需等待长达数周甚至一个月时间才有人员进行设备巡视去关闭电源，长时间忘记关闭的照明负荷将造成极大的用电浪费。而本文所述节能双控开关，能很好地解决这一问题，极大地减少变电站站用电的人为浪费，符合南方电网公司提出的“让电网更节能”理念，同时契合国务院印发《“十四五”节能减排综合工作方案》中提出的“公共机构能效提升工程”，大大减少了企业成本。同时，有效减少“长明灯”、“长明站”的数量，在当前电力供应存在缺口情况下，大大消除公众对电力企业用电的质疑，有力地维护了企业的社会形象。

4 结束语

节能双控开关相比于传统86型双控开关，具有兼容性强、智能化程度高、使用便捷的优点，能有效遏制变电站“长明灯”现象，方便工作人员运维工作的同时，也能大大减少不必要的站用电损耗。预计投入使用后同比以往可节约30%-40%的照明用电，极大地节约成本，降低站用电占比，具有很强的推广性及应用前景。

基金项目：南方电网公司科技项目资助（项目编号：【031333KK52220007】）。