基于云技术的变配电站防汛预警系统

沙 征，王 言，韩黎骏，张 麟，李佳文，朱淑敏，孙 翔，王 曼

(1.国网上海市电力公司市区供电公司，上海 200080；2.上海申瑞继保电气有限公司，上海 200233)

随着变配电自动化技术的发展，目前国内绝大多数中低压系统的变电站和开关站均已实现了无人值守。变电站的综自远动通道传送的是各种电量，如电流、电压、继电保护故障信息、断路器位置等与电力运行相关的信息。对于配变电站的一些重要环境参数，只能靠定期巡检获得[1-3]。由于两次巡检之间的周期较长，在汛期时，往往不能及时发现漫水现象，这存在着安全隐患，也影响了供电的可靠性。

基于这些需求，结合当前云站信息技术的发展，本文给出一种系统方案，利用便捷的物联网通信技术，检测变配电站的浸水情况，上送到基于WEB的固定网址上，并将预警信号推送到指定微信号上，从而实现及时预警。

整套系统充分利用传感、采集、物联网通信、互联网软件技术，后续还可以拓展增加其他传感器，从而在某个电力辖区内完成基于互联网的所有无人配变站的环境监测预警功能。

1 防汛预警系统的结构

1.1 系统结构图

图1 变配电站防汛预警系统结构图

变配电站防汛预警系统(见图1)包括：建立在云端的报警平台；安装在无人值守站里的预警装置；安装在无人值守站里，与预警装置配合的水浸传感器。

1.2 系统运行

在无人值守配变电站里的合适位置安装防汛传感器，把采集信息上送到本站的防汛预警装置中。装置对采集到的状态量进行处理，如果有预警信息，则通过中国移动物联网方式把信息上送到云端。

使用用户名和密码登录到云端监测平台，可以实时查询报警情况。当平台发现有报警时，也会推送报警信息到设定的微信号上，提醒相关人员注意。

运行管理人员在手机上收到微信预警信号后，及时前往无人值守站处理预警信息，也可以在WEB上登录平台，进一步查询预警信息、处理情况等。

2 云端预警平台

云技术是指在广域网或局域网内将硬件、软件、网络等系列资源统一起来，实现数据的计算、储存、处理和共享的一种技术。

在一个大型系统建设时，很难预计今后的发展，所以在硬件部署时，很难随时调整硬件规模。如果按最大规模投资建设，则会出现设备过时过期而尚未使用，同时一次投资过大等缺点； 如果按最小规模配置，当业务规模增长加速时，可能会造成系统重新建设，从而带来不便。而采用了云平台作为预警平台，则可以适时适应规模的改变，让系统架构可以根据业务发展无缝拓展。

有部分传感器厂家在提供传感器时，也提供了云端服务，但是这种服务主要服务于单一厂家传感器，并且采用WIFI接入方式。对于变电站来说，基本上都未覆盖WIFI信号。而且数据上传到厂家的统一平台后，由于其面向场合比较复杂，并非专用于变配电站，故此很难进行数据的分析。

基于各种原因，在搭建变配电站预警系统时，考虑使用自主研发的云平台和预警装置，仅需选择合适的外购传感器。这样就大大改善了这套预警系统的适用性。

本方案中的预警平台系统，为客户在云端提供了软件入口服务，用户可以在浏览器上方便地使用运行服务功能。

(1)站点地理位置预览。图2展示下辖区域内各站点的地理位置，后续还可以在此基础上进行巡视管理。

图2 厂站的地理位置(不同颜色代表厂站的不同预警情况)

(2)实时报警。接收到下辖变电站的预警信号后，在平台系统上展示出来，可进行实时监测、数据分析。

如选择定时段内进行各站的预警次数比较，可以选择饼图、棒图的方式来呈现，从而给出该辖区内故障频次最高的站点，为决策改进提供数据积累。

(3)历史数据基于WEB查询。为了便于现场人员查询方便，预警平台系统布置在云端。只要能够上网，任何智能终端，如IPAD、智能手机、平板电脑均可以凭用户名和密码进行查询数据分析、历史数据等内容。

(4)微信推送功能。收到预警信息后，按预置的权限约定，把信息推送到相应人员的手机上。

(5)报表功能。在可按月、按年度，提供预警、数值报表。

3 预警装置

安装在厂站内的预警终端装置主要负责接收预警信号，并负责转发信息。

3.1 遥信量采集

水浸传感器多种多样，大多采用硬接点输出的方式。当传感器检测到环境参数的变化时，将输出接点闭合。报警单元采集到接点闭合信号，内部把遥信信号处理成可以及时转发的物联网信号(见图3)。考虑到水浸传感器的安全问题，硬接点输入信号采用24 V电源。

图3 预警遥信信号的接入

3.2 物联网通信接口

装置与云平台之间的通信方式采用了中国移动公司提供的物联网服务。

中国移动物联使用专用号段接入，与民用号码完全分开，避免受到通信信道的干扰。它支持GPRS和短信业务，可以提供通信状态管理和通信鉴权等服务。

该网络属于公网，使用成本低廉，仅需要支付流量费用。

在设计预警装置时，从数据安全及公网安全角度，考虑到以下原则。

(1)在远传前厂站端对数据包进行加密处理。

(2)如因传输网络故障等原因未能将数据定时远传，则待传输网络恢复正常后可利用存储的数据进行断点续传。

(3)当因厂站端预警装置故障未能正确采集实时数据时，应向平台发送故障信息。

该通信方式无需铺设专用通信电缆，施工简单方便，易扩充、易维护。

4 水浸传感器

本文提出的方案，对水浸传感器的选择范围就比较大了，不会被局限到某个厂家或某个型号的传感器。

对于水浸传感器来说，它是一种常用的传感器产品类型，产品具有性能稳定、使用灵活、可靠性高、维护简便等优点，在多个行业中都有一定的应用。传感器利用液体导电原理进行检测。正常时两极探头被空气绝缘；在浸水状态下探头导通，传感器输出干接点信号。当探头浸水高度约1 mm时，即产生告警信号。

在实际选择时，结合预警系统方案，可以从以下几个方面考察选择。

(1)供电模式。电池、直流电源、交流电源供电。

(2)报警方式。优先选择空接点报警。不考虑无线、现场声光报警。

(3)外形大小，需与安装方式一起考虑。

(4)水浸范围。

(5)信号接收方式，应采用常开无源接点输出。

(6)产品质量和厂家供货能力。

5 结语

变配电站防汛预警系统的提出，利用了互联网云端技术，很好地切合了运行人员的实际需求。目前该装置已在国网上海市电力公司市区供电公司进行选点安装并试运行。

该方案具有造价小、维护方便、灵活安装等较大优势，后续还可以拓展增加其他环境传感器、数据测量、数据采集等功能，把实时信息上送到云端，构造低成本全面环境监测系统，便于运维人员实时掌握现场情况。在不久的将来，该系统一定会在无人值守站中得到普遍应用。

参考文献：

[1]

王芳.基于云架构的风险监测系统设计与关键技术研究[D].合肥：中国科学技术大学，2016.

[2]魏洪，刘宝林.基于大数据、云计算技术的光伏电站运营管理平台增加光伏企业效益[J].甘肃科技，2014(23)：20-21.

[3]李志，李德琪，梁世传.云计算技术及其在电站数据挖掘上的应用研究[C]//2013电力行业信息化年会，2013.