沙 征，王 言，韓黎駿，張 麟，李佳文，朱淑敏，孫 翔，王 曼

(1.國網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司，上海 200080；2.上海申瑞繼保電氣有限公司，上海 200233)

隨著變配電自動化技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)絕大多數(shù)中低壓系統(tǒng)的變電站和開關(guān)站均已實現(xiàn)了無人值守。變電站的綜自遠(yuǎn)動通道傳送的是各種電量，如電流、電壓、繼電保護故障信息、斷路器位置等與電力運行相關(guān)的信息。對于配變電站的一些重要環(huán)境參數(shù)，只能靠定期巡檢獲得[1-3]。由于兩次巡檢之間的周期較長，在汛期時，往往不能及時發(fā)現(xiàn)漫水現(xiàn)象，這存在著安全隱患，也影響了供電的可靠性。

基于這些需求，結(jié)合當(dāng)前云站信息技術(shù)的發(fā)展，本文給出一種系統(tǒng)方案，利用便捷的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，檢測變配電站的浸水情況，上送到基于WEB的固定網(wǎng)址上，并將預(yù)警信號推送到指定微信號上，從而實現(xiàn)及時預(yù)警。

整套系統(tǒng)充分利用傳感、采集、物聯(lián)網(wǎng)通信、互聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)，后續(xù)還可以拓展增加其他傳感器，從而在某個電力轄區(qū)內(nèi)完成基于互聯(lián)網(wǎng)的所有無人配變站的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警功能。

1 防汛預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖1 變配電站防汛預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

變配電站防汛預(yù)警系統(tǒng)(見圖1)包括：建立在云端的報警平臺；安裝在無人值守站里的預(yù)警裝置；安裝在無人值守站里，與預(yù)警裝置配合的水浸傳感器。

1.2 系統(tǒng)運行

在無人值守配變電站里的合適位置安裝防汛傳感器，把采集信息上送到本站的防汛預(yù)警裝置中。裝置對采集到的狀態(tài)量進行處理，如果有預(yù)警信息，則通過中國移動物聯(lián)網(wǎng)方式把信息上送到云端。

使用用戶名和密碼登錄到云端監(jiān)測平臺，可以實時查詢報警情況。當(dāng)平臺發(fā)現(xiàn)有報警時，也會推送報警信息到設(shè)定的微信號上，提醒相關(guān)人員注意。

運行管理人員在手機上收到微信預(yù)警信號后，及時前往無人值守站處理預(yù)警信息，也可以在WEB上登錄平臺，進一步查詢預(yù)警信息、處理情況等。

2 云端預(yù)警平臺

云技術(shù)是指在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等系列資源統(tǒng)一起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算、儲存、處理和共享的一種技術(shù)。

在一個大型系統(tǒng)建設(shè)時，很難預(yù)計今后的發(fā)展，所以在硬件部署時，很難隨時調(diào)整硬件規(guī)模。如果按最大規(guī)模投資建設(shè)，則會出現(xiàn)設(shè)備過時過期而尚未使用，同時一次投資過大等缺點； 如果按最小規(guī)模配置，當(dāng)業(yè)務(wù)規(guī)模增長加速時，可能會造成系統(tǒng)重新建設(shè)，從而帶來不便。而采用了云平臺作為預(yù)警平臺，則可以適時適應(yīng)規(guī)模的改變，讓系統(tǒng)架構(gòu)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展無縫拓展。

有部分傳感器廠家在提供傳感器時，也提供了云端服務(wù)，但是這種服務(wù)主要服務(wù)于單一廠家傳感器，并且采用WIFI接入方式。對于變電站來說，基本上都未覆蓋WIFI信號。而且數(shù)據(jù)上傳到廠家的統(tǒng)一平臺后，由于其面向場合比較復(fù)雜，并非專用于變配電站，故此很難進行數(shù)據(jù)的分析。

基于各種原因，在搭建變配電站預(yù)警系統(tǒng)時，考慮使用自主研發(fā)的云平臺和預(yù)警裝置，僅需選擇合適的外購傳感器。這樣就大大改善了這套預(yù)警系統(tǒng)的適用性。

本方案中的預(yù)警平臺系統(tǒng)，為客戶在云端提供了軟件入口服務(wù)，用戶可以在瀏覽器上方便地使用運行服務(wù)功能。

(1)站點地理位置預(yù)覽。圖2展示下轄區(qū)域內(nèi)各站點的地理位置，后續(xù)還可以在此基礎(chǔ)上進行巡視管理。

圖2 廠站的地理位置(不同顏色代表廠站的不同預(yù)警情況)

(2)實時報警。接收到下轄變電站的預(yù)警信號后，在平臺系統(tǒng)上展示出來，可進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析。

如選擇定時段內(nèi)進行各站的預(yù)警次數(shù)比較，可以選擇餅圖、棒圖的方式來呈現(xiàn)，從而給出該轄區(qū)內(nèi)故障頻次最高的站點，為決策改進提供數(shù)據(jù)積累。

(3)歷史數(shù)據(jù)基于WEB查詢。為了便于現(xiàn)場人員查詢方便，預(yù)警平臺系統(tǒng)布置在云端。只要能夠上網(wǎng)，任何智能終端，如IPAD、智能手機、平板電腦均可以憑用戶名和密碼進行查詢數(shù)據(jù)分析、歷史數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

(4)微信推送功能。收到預(yù)警信息后，按預(yù)置的權(quán)限約定，把信息推送到相應(yīng)人員的手機上。

(5)報表功能。在可按月、按年度，提供預(yù)警、數(shù)值報表。

3 預(yù)警裝置

安裝在廠站內(nèi)的預(yù)警終端裝置主要負(fù)責(zé)接收預(yù)警信號，并負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)信息。

3.1 遙信量采集

水浸傳感器多種多樣，大多采用硬接點輸出的方式。當(dāng)傳感器檢測到環(huán)境參數(shù)的變化時，將輸出接點閉合。報警單元采集到接點閉合信號，內(nèi)部把遙信信號處理成可以及時轉(zhuǎn)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)信號(見圖3)。考慮到水浸傳感器的安全問題，硬接點輸入信號采用24 V電源。

圖3 預(yù)警遙信信號的接入

3.2 物聯(lián)網(wǎng)通信接口

裝置與云平臺之間的通信方式采用了中國移動公司提供的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

中國移動物聯(lián)使用專用號段接入，與民用號碼完全分開，避免受到通信信道的干擾。它支持GPRS和短信業(yè)務(wù)，可以提供通信狀態(tài)管理和通信鑒權(quán)等服務(wù)。

該網(wǎng)絡(luò)屬于公網(wǎng)，使用成本低廉，僅需要支付流量費用。

在設(shè)計預(yù)警裝置時，從數(shù)據(jù)安全及公網(wǎng)安全角度，考慮到以下原則。

(1)在遠(yuǎn)傳前廠站端對數(shù)據(jù)包進行加密處理。

(2)如因傳輸網(wǎng)絡(luò)故障等原因未能將數(shù)據(jù)定時遠(yuǎn)傳，則待傳輸網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后可利用存儲的數(shù)據(jù)進行斷點續(xù)傳。

(3)當(dāng)因廠站端預(yù)警裝置故障未能正確采集實時數(shù)據(jù)時，應(yīng)向平臺發(fā)送故障信息。

該通信方式無需鋪設(shè)專用通信電纜，施工簡單方便，易擴充、易維護。

4 水浸傳感器

本文提出的方案，對水浸傳感器的選擇范圍就比較大了，不會被局限到某個廠家或某個型號的傳感器。

對于水浸傳感器來說，它是一種常用的傳感器產(chǎn)品類型，產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、使用靈活、可靠性高、維護簡便等優(yōu)點，在多個行業(yè)中都有一定的應(yīng)用。傳感器利用液體導(dǎo)電原理進行檢測。正常時兩極探頭被空氣絕緣；在浸水狀態(tài)下探頭導(dǎo)通，傳感器輸出干接點信號。當(dāng)探頭浸水高度約1 mm時，即產(chǎn)生告警信號。

在實際選擇時，結(jié)合預(yù)警系統(tǒng)方案，可以從以下幾個方面考察選擇。

(1)供電模式。電池、直流電源、交流電源供電。

(2)報警方式。優(yōu)先選擇空接點報警。不考慮無線、現(xiàn)場聲光報警。

(3)外形大小，需與安裝方式一起考慮。

(4)水浸范圍。

(5)信號接收方式，應(yīng)采用常開無源接點輸出。

(6)產(chǎn)品質(zhì)量和廠家供貨能力。

5 結(jié)語

變配電站防汛預(yù)警系統(tǒng)的提出，利用了互聯(lián)網(wǎng)云端技術(shù)，很好地切合了運行人員的實際需求。目前該裝置已在國網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司進行選點安裝并試運行。

該方案具有造價小、維護方便、靈活安裝等較大優(yōu)勢，后續(xù)還可以拓展增加其他環(huán)境傳感器、數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)采集等功能，把實時信息上送到云端，構(gòu)造低成本全面環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，便于運維人員實時掌握現(xiàn)場情況。在不久的將來，該系統(tǒng)一定會在無人值守站中得到普遍應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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