基于短信技术的无人值守配变电站环境预警系统_沈晓峰

0 引言
随着变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。

对于配变电站的环境参数，只能靠定期巡检获得。

如果环境变化，未影响到电器运行时，维护人员是不会知道的。

一旦环境导致电器运行报警后，事态就已经扩大了。

比如说汛期的配电站进水事故，如果能在进水初期即可得知变电站的环境参数有了变化，维护人员可以及时赶到现场，对事故进行处理，避免更大的损失。

如果我们能够采用相应的水位传感器、门磁传感器、火灾烟雾传感器、可燃气体传感器、电力线断电报警器、
振动传感器、温度传感器、湿度传感器，结合一定的技术手段，那么我们将全方位地对配变电站的环境进行监测预警。

目前市面上有类似的环境监测视频产品，但成本较高。

基于上述需求，结合成本要求，我们研发了基于短信的变配电站综合预警系统。

该系统主要由无线接收设备（手机）、环境预警装置、环境传感器、环境预警后台系统构成。

整套系统充分利用了各种先进的传感、采集、通道监测、计算机软件技术，可以在某个电力辖区内完成对所有无人配变站的环境监测预警功能。

1 综合预警系统的结构
1.1 系统结构图
基于短信技术的无人值守配变电站环境预警系统
摘要：无人值守站在两次巡检之间，可能会遇到进水、火灾、温湿度超限、玻璃破碎等环境问题。

如果凭借人力巡检会浪费了大量的物力人力，而且也无法做到及时预警。

本文根据该需求，利用先进的远动通道监视设备，与廉价的短信成本，给出一个电网的环境监测预警系统，能实时监视每个无人值守变配电站的各种环境参数。

通过该系统中的后台软件，还可以对各无人值守站的环境参数进行收集，有利于对无人值守站的环境因素分析，为进一步决策提供数据。

本文对该系统的结构、功能、原理、配件等方面进行了介绍。

关键词：无人值守 短信技术 基于WEB设计 环境预警 配变电站预警
上海市电力公司青浦供电公司 沈晓峰 钱锋 匡骏
变配电站环境预警系统包括：
1)安装在无人值守站里的环境预警装置；
2)安装在无人值守站里的环境传感器，其采集信息上送到环境预警装置里；
3)安装在控制室的环境预警后台系统；
4)运行管理人员的手机或平板电脑，作为智能终端，可查询、报警。

1.2 系统运行说明
在每个无人值守配变电站里安装环境传感器，把采集信息上送到本站的环境预警装置里。

环境预警装置把采集到的直流量、遥信等进行处理，如果有预警信息，则发送短信。

短信可以同时发送给运行管理人员和后台管理软件。

后台管理软件收到短信通知后，按一定规则进行处理后放入历史数据库。

后台软件对环境预警信息进行统计分析，可做出每日、每月报表，还可以对辖区内所有环境预警信息制成棒图、饼图等。

运行管理人员从手机上收到短信通知后，及时前往无人值守站处理预警信息。

也可以使用手机上网进一步查询预警信息、处理情况、统计数据等。

2 环境传感器
根据实际情况，在安装环境传感器时，我们选配了水位传感器、门磁传感器、火灾烟雾传感器、可燃气体传感器、电力线断电报警器、振动传感器（玻璃破碎）、温度传感器、湿度传感器。

传感器种类虽多，但与环境综合预警装置通讯时，主要有以下几种方式：遥信接点接入、无线通讯、有线通讯。

考虑到安装布线的问题，尽量选择无线通讯传播信息。

下面分别简单介绍水位传感器和门磁传感器。

2.1 水位传感器
水位传感器主要针对地下变配电站。

在汛期时，地下配变站的积水如果不能及时发现，后果不堪设想。

本系统中从安装、性能等方面出发，选择了浮球式水位传感器。

浮球式水位传感器安装于积水井、电缆井用于水位自动控制和报警。

液位在下限时，浮球呈正置状态浮在水面上，浮球内的动锤脱离干簧管与磁环的区域，干簧管保持原有的一对触点断开，一对触点闭合的状态。

当液位上升到上限时浮球翻转倒置，动锤落到磁环干簧管吸合区，使磁路闭合，输出触点状态迅速转换。

输出触点作为告警信号通过有线
图1 变配电站环境预警系统结构图
方式接入到预警终端。

2.2 无线门窗磁传感器
图2 无线门窗磁感器
无线门窗传感器，可以安装在门或窗的缝隙两边。

考虑到施工方便，系统采用一种基于物联网的磁传感器。

当门窗被非法打开时，传感器可以通过ZIGBEE通讯模式，发出报警信息。

环境预警装置有ZIGBEE接口，接收到相关信息进行处理。

该传感器在选配时，需注意通讯效果，物联网的隔墙传输效果，是否能传送到环境预警装置。

3 环境预警装置的主要功能
除了发送预警信息外，本文所介绍的环境预警装置，还包括其它功能，如采集遥信量、物联网通信、输出遥控量等。

3.1 遥信量采集
环境传感器多种多样，有部分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。

环境预警装置采集到接点闭信号，可以把信号配置成自动触发短信报警功能。

一旦收到遥信变位，环境预警装置将立即用短信方式通知相关人员，同时把信号通过短信传送给后台软件系统。

该功能保证了对环境监测的实时性，可以减
少对无人值守站的巡视频次。

图3 遥信信号的接入
如图3所示，可以把无人值守站的环境变化遥信量接入到通道监视仪。

3.2 物联网通信接口
最近几年物联网技术已在国内电力行业得到广泛应用。

如基于ZIGBEE的无线测温系统、无线门窗磁传感器等，都是物联网技术的具体应用。

环境预警装置充分考虑了这种应用的前景，具有ZIGBEE接收功能。

它采用了基于全ZIGBEE的无线通信技术，通过接收各种传感器的信息，在无人值守变配电站中构成一个无线物联网。

对支持ZIGBEE接口的传感器来说，无需铺设专用通讯电缆。

施工简单方便，易扩充，易维护。

3.3 遥控量输出
在某些情况下，当收到预警信号时，运行人员可以在赶往变电站处理的途中，进行简单事故处理，如对预警信号复位，当收到进水预警时，还可以遥控启动抽水泵机，使其迟早开始工作。

在这种情况下，环境预警装置提供了几路遥控空接点输出。

将其串接在信号复归回路，或电机电源回路上，则可以通过短信远方操作。

图4 远方启动抽水泵机示意图
3.4 远程短信发送及接收查询功能
收到预警信号后，环境预警装置第一时间内发送预警信号到指定手机上，同时发送给后台管理平台。

此外，考虑到便于运行维护人员掌握变电站环境实时情况，本装置还提供了短信查询平台。

只要运行维护人员通过手机向预警装置发送相应的查询命令，监视仪可立即回复指定环境量的信息，如温湿度情况、门磁传感情况、积水情况等等。

4 环境预警后台系统的主要功能
4.1 界面（如图5）
4.2 数据分析
环境预警后台系统主要功能是对辖区内各无人值守变电站的环境量进行实时监测、数据分析。

主要包括对各种环境量的预警分析，如选择定时段内，各种环境量的预警次数比较，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环境量，
为决策改进提供数据积累。

还可以实时呈现环境量。

如两个小时监测一次变电站的温湿度数据。

4.3 报表功能
可按月、按年度，提供环境量预警、数值报表。

4.4 历史数据基于WEB查询
为了便于现场人员查询方便，环境预警后台系统采用基于WEB的设计技术。

只要能够上网，任何智能终端，如IPAD、智能手机、平板电脑均可以查询数据分析、历史数据内容。

5 小结
配变电站环境预警系统的提出，很好地切合了运行人员的实际需求。

2011年上述设备及后台系统已在上海市电力公司青浦分公司进行安装、试运行。

通过试运行，该系统得到了很好的实施，试用部门给予该系统较高的评价。

该方案具有造价小、维护方便、灵活安装等较大优势。

我们相信，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。

图5。