◎周圣杰 潘繼元 黃萱

在一部分老的變電站的中，因為忽視開關(guān)室電纜溝電纜出線處的封堵、密封，長時間運行容易發(fā)生龜裂，甚至脫離，從而發(fā)生滲滴現(xiàn)象，造成電纜溝積水。如果開關(guān)柜與電纜溝之間的封堵不嚴密，隨著電纜溝的積水增多，開關(guān)柜內(nèi)濕度就會隨之不斷上升，引起設(shè)備潮濕而放電，損害變電站的電力設(shè)備，對變電站的安全維護造成極大的影響。新建的變電站大都使用單一的排水系統(tǒng)，當(dāng)測量設(shè)備或排水設(shè)備發(fā)生故障時，若巡檢人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，也會危害變電站的正常運行。為了確保變電站的安全運行，本文設(shè)計了一種變電站的智能排水系統(tǒng)，通過處理器可以智能的控制排水系統(tǒng)的運作，當(dāng)發(fā)生故障會實時報警，且維護人員可以遠程監(jiān)控各變電站電纜溝的水位和工作情況，可以實時控制排水系統(tǒng)并及時發(fā)現(xiàn)排除故障，并在排水口處裝設(shè)水流開關(guān)，保障排水泵的正常工作。

一、變電站智能排水系統(tǒng)的研究背景

在變電站開關(guān)室下的電纜夾層是放置電纜的地方，這些電纜往往連接開關(guān)室的儀器與遠處的控制端。在電纜處出線處往往需要進行嚴密的封堵，但是由于封堵老化、暴雨、排水不暢等問題，形成電纜夾層積水，當(dāng)積水蒸發(fā)時可能會進入到上方的開關(guān)柜中，引起電氣設(shè)備潮濕而放電，甚至擊穿而引發(fā)事故。

大部分變電站都不能及時采取措施，只有工作人員巡視觀察到有水時，通過人工裝設(shè)排水泵進行排水。這樣需要巡檢人員每日進行檢查，大量浪費人力物力。而且電纜夾層為大面積平地，通過單一的排水泵，不能完全排凈電纜夾層中的積水，仍會危害開關(guān)室各設(shè)備的安全。

隨著智能變電站的不斷發(fā)展，可以通過智能化手段解決排水系統(tǒng)的問題。

二、變電站智能排水系統(tǒng)的構(gòu)成

變電站智能排水系統(tǒng)包括電源模塊、測量模塊、控制處理模塊和遠程監(jiān)控模塊四個模塊。

1.電源模塊。變電站智能排水系統(tǒng)通過智能開關(guān)柜使用站用電進行供電源供給。將220v的交流電直接供給排水泵和除濕設(shè)備，搭建電路通過直流電源供應(yīng)器將220V交流電轉(zhuǎn)化為24V直流電，供給測量模塊與處理器模塊。

2.測量模塊。變電站智能排水系統(tǒng)的測量模塊包括溫濕度傳感器和液位傳感器。用于測量蓄水池的液位高度與電纜夾層的濕度，并傳輸給控制處理模塊。

3.控制處理模塊。變電站智能排水系統(tǒng)的控制處理模塊包括處理器、流量開關(guān)、除濕設(shè)備、排水泵、智能開關(guān)柜和HMI人機交互界面。用于處理測量到的數(shù)據(jù)，并控制進行排水除濕。

4.遠程監(jiān)控模塊。變電站智能排水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控模塊包括紅外線高清攝像機、服務(wù)器。用于將采集到的液位信息、視頻信息等傳輸?shù)竭h處的監(jiān)控端。

變電站智能排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下：

三、變電站智能排水系統(tǒng)的設(shè)計

智能排水系統(tǒng)的設(shè)計主要分為以下幾個部分：

1.電纜夾層增挖蓄水池匯集積水。因為電纜夾層面積較大，當(dāng)積水較淺時不能很好地利用排水泵進行排水，所以在電纜夾層的地面低洼處挖設(shè)一個蓄水池，以匯集在電纜夾層的積水。

2.在蓄水池安裝液位傳感器、排水泵、標尺和排水管道用于排水。在蓄水池內(nèi)安裝一個豎直長方形標尺，正面標有刻度，側(cè)面面安裝有三個液位傳感器。安裝有主備兩臺排水泵，以防止主排水泵發(fā)生故障，保證排水工作的正常運行。架設(shè)排水管道將蓄水池中的水利用排水泵通過管道排放到適合的地方。蓄水池示意圖如下：

圖2 蓄水池內(nèi)部示意圖

3.液位傳感器的控制方案。

（1）當(dāng)水位達到上方的液位傳感器a時，由液位傳感器a傳輸信號，導(dǎo)通電源，控制主排水泵工作；

（2）若長時間水位高于液位傳感器a，則會自動打開備用排水泵工作；

（3）若同時打開主備兩臺排水泵仍無改善，并且水位達到最上方的超水位液位傳感器x時，將會再次發(fā)送信號打開主備兩個排水泵，并觸發(fā)站內(nèi)的蜂鳴器報警，通過網(wǎng)絡(luò)將情況反映給遠程監(jiān)控端；

（4）當(dāng)水位低于液位傳感器b，則斷開電源連接，關(guān)閉排水泵；

（5）當(dāng)液位傳感器b失靈，水位低于最下方的液位傳感器c時，強制關(guān)閉排水泵，起到保護水泵的作用。

4.裝設(shè)水流開關(guān)保證排水泵的正常運行。當(dāng)蓄水池水已經(jīng)排光，如果傳感器b、c皆失靈，不能有效地切斷排水泵工作，則會造成排水泵空轉(zhuǎn)，若不及時切斷，則會燒壞排水泵。為保護排水泵的正常運行，在排水管道中加入流量開關(guān)。

當(dāng)排水排正常工作時，通過水流可以頂開流量開關(guān)的閥門，打開流量開關(guān)；當(dāng)水排盡后，因為排不出水，閥門會自動閉合，流量開關(guān)就會關(guān)閉，經(jīng)過短暫延時后則會強行切斷排水泵供電停止工作，達到保護排水泵的效果；經(jīng)過10分鐘延時會再次接通電源，若排水泵啟動仍不能打開水流開關(guān)，則強行切斷排水泵供電，并報警。

5.特殊環(huán)境下的濕度處理。遇到炎熱天氣，如果積水沒有達到液位傳感器a的位置，但水大量蒸發(fā)同樣會危害上方開關(guān)室，所以在電纜夾層安裝濕度傳感器與除濕設(shè)備。當(dāng)濕度超過設(shè)定值就會啟動除濕設(shè)備進行工作。

6.搭建遠程監(jiān)控系統(tǒng)。通過建立服務(wù)器與處理器相連接，可以將采集到的數(shù)據(jù)和報警信號實時傳輸?shù)街悄荛_關(guān)柜旁的HMI人機交互界面和遠端的監(jiān)控室，有助有巡視人員和遠程監(jiān)控人員實時了解水位濕度情況。由于電纜夾層光線昏暗，通過安裝紅外線高清攝像頭可以在收到報警信號后，通過標尺對蓄水池情況進行實時檢查，實施相應(yīng)的排障方案。

四、總結(jié)

通過變電站智能排水系統(tǒng)，可以在無人值守的情況下有效地排去電纜夾層的積水，有助于建設(shè)智能變電站。通過服務(wù)器可以將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h程監(jiān)控端，并在傳感器、水泵失靈時進行雙端報警。通過安裝流量開關(guān)可以有效地延長排水泵的使用壽命，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。