基于云技術的變配電站防汛預警系統

沙 征，王 言，韓黎駿，張 麟，李佳文，朱淑敏，孫 翔，王 曼

(1.國網上海市電力公司市區供電公司，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的發展，目前國內絕大多數中低壓系統的變電站和開關站均已實現了無人值守。變電站的綜自遠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的信息。對于配變電站的一些重要環境參數，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，往往不能及時發現漫水現象，這存在著安全隱患，也影響了供電的可靠性。

基于這些需求，結合當前云站信息技術的發展，本文給出一種系統方案，利用便捷的物聯網通信技術，檢測變配電站的浸水情況，上送到基于WEB的固定網址上，并將預警信號推送到指定微信號上，從而實現及時預警。

整套系統充分利用傳感、采集、物聯網通信、互聯網軟件技術，后續還可以拓展增加其他傳感器，從而在某個電力轄區內完成基于互聯網的所有無人配變站的環境監測預警功能。

1 防汛預警系統的結構

1.1 系統結構圖

圖1 變配電站防汛預警系統結構圖

變配電站防汛預警系統(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警裝置；安裝在無人值守站里，與預警裝置配合的水浸傳感器。

1.2 系統運行

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警裝置中。裝置對采集到的狀態量進行處理，如果有預警信息，則通過中國移動物聯網方式把信息上送到云端。

使用用戶名和密碼登錄到云端監測平臺，可以實時查詢報警情況。當平臺發現有報警時，也會推送報警信息到設定的微信號上，提醒相關人員注意。

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

2 云端預警平臺

云技術是指在廣域網或局域網內將硬件、軟件、網絡等系列資源統一起來，實現數據的計算、儲存、處理和共享的一種技術。

在一個大型系統建設時，很難預計今后的發展，所以在硬件部署時，很難隨時調整硬件規模。如果按最大規模投資建設，則會出現設備過時過期而尚未使用，同時一次投資過大等缺點； 如果按最小規模配置，當業務規模增長加速時，可能會造成系統重新建設，從而帶來不便。而采用了云平臺作為預警平臺，則可以適時適應規模的改變，讓系統架構可以根據業務發展無縫拓展。

有部分傳感器廠家在提供傳感器時，也提供了云端服務，但是這種服務主要服務于單一廠家傳感器，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。而且數據上傳到廠家的統一平臺后，由于其面向場合比較復雜，并非專用于變配電站，故此很難進行數據的分析。

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

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

(1)站點地理位置預覽。圖2展示下轄區域內各站點的地理位置，后續還可以在此基礎上進行巡視管理。

圖2 廠站的地理位置(不同顏色代表廠站的不同預警情況)

(2)實時報警。接收到下轄變電站的預警信號后，在平臺系統上展示出來，可進行實時監測、數據分析。

如選擇定時段內進行各站的預警次數比較，可以選擇餅圖、棒圖的方式來呈現，從而給出該轄區內故障頻次最高的站點，為決策改進提供數據積累。

(3)歷史數據基于WEB查詢。為了便于現場人員查詢方便，預警平臺系統布置在云端。只要能夠上網，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據分析、歷史數據等內容。

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

(5)報表功能。在可按月、按年度，提供預警、數值報表。

3 預警裝置

安裝在廠站內的預警終端裝置主要負責接收預警信號，并負責轉發信息。

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。當傳感器檢測到環境參數的變化時，將輸出接點閉合。報警單元采集到接點閉合信號，內部把遙信信號處理成可以及時轉發的物聯網信號(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 預警遙信信號的接入

3.2 物聯網通信接口

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網服務。

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

該網絡屬于公網，使用成本低廉，僅需要支付流量費用。

在設計預警裝置時，從數據安全及公網安全角度，考慮到以下原則。

(1)在遠傳前廠站端對數據包進行加密處理。

(2)如因傳輸網絡故障等原因未能將數據定時遠傳，則待傳輸網絡恢復正常后可利用存儲的數據進行斷點續傳。

(3)當因廠站端預警裝置故障未能正確采集實時數據時，應向平臺發送故障信息。

該通信方式無需鋪設專用通信電纜，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品類型，產品具有性能穩定、使用靈活、可靠性高、維護簡便等優點，在多個行業中都有一定的應用。傳感器利用液體導電原理進行檢測。正常時兩極探頭被空氣絕緣；在浸水狀態下探頭導通，傳感器輸出干接點信號。當探頭浸水高度約1 mm時，即產生告警信號。

在實際選擇時，結合預警系統方案，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。優先選擇空接點報警。不考慮無線、現場聲光報警。

(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，應采用常開無源接點輸出。

(6)產品質量和廠家供貨能力。

5 結語

變配電站防汛預警系統的提出，利用了互聯網云端技術，很好地切合了運行人員的實際需求。目前該裝置已在國網上海市電力公司市區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、靈活安裝等較大優勢，后續還可以拓展增加其他環境傳感器、數據測量、數據采集等功能，把實時信息上送到云端，構造低成本全面環境監測系統，便于運維人員實時掌握現場情況。在不久的將來，該系統一定會在無人值守站中得到普遍應用。

參考文獻：

[1]

王芳.基于云架構的風險監測系統設計與關鍵技術研究[D].合肥：中國科學技術大學，2016.

[2]魏洪，劉寶林.基于大數據、云計算技術的光伏電站運營管理平臺增加光伏企業效益[J].甘肅科技，2014(23)：20-21.

[3]李志，李德琪，梁世傳.云計算技術及其在電站數據挖掘上的應用研究[C]//2013電力行業信息化年會，2013.