变电站“五箱”内部环境智能监控系统的研制

变电站“五箱”内部环境智能监控系统的研制

摘要：为了提高变电站“五箱”内部环境合格率，同时加强变电运维人员对变电站“五箱”内部环境和装置的监控能力，本文决定研制变电站“五箱”内部环境智能监控系统，该系统将全站所有的变电站“五箱”内部运行环境信息及装置运行信息实时传送到监控后台，通过监控后台的实时监视和智能控制，实现对全站“五箱”内部环境的监视和对防潮防寒装置的控制，同时通过各种信息的综合分析，对变电站“五箱”的运行情况进行智能分析。

关键词：变电站；“五箱”；内部环境；智能监控系统；研制

1变电站“五箱”简述

变电站“五箱”是指机构箱、端子箱、智能控制箱、汇控柜（箱）、冷控箱的统称。变电站“五箱”是联系一二次设备的重要连接部分，按照变电运维设备管理相关规定，变电站“五箱”应具备防潮、防寒和防进水等功能，因此都安装有防寒防潮装置，并采取密封措施。但是，目前变电站“五箱”防潮防寒装置的正常投运率较低，且防潮防寒效果难以进行有效监控，导致变电站“五箱”内部运行环境不满足设备要求，具体有以下几个方面的原因：

1）变电站“五箱”内部运行环境信息无法有效掌控。现在运行于变电站“五箱”内的防寒防潮装置不具备信息上传功能，也不具备现场显示功能，运维人员若想了解装置的运行状态必须开箱检查，且也无准确的手段去判定箱内运行环境是否符合要求，巡视工作耗时耗力，收效甚微。

2）变电站“五箱”防寒防潮装置不具备智能控制功能，且长时间投入运行，造成设备故障率偏高，同时因变电站“五箱”巡视一般为一年两次（汛前和冬季降温前），因此造成变电站“五箱”防潮防寒装置正常投运率偏低，使得箱内设备运行环境失去控制，影响设备的安全运行。

二、变电站“五箱”内部环境智能监控系统的研制

为了提高变电站“五箱”内部环境合格率，提高变电运维人员的巡视效率，降低巡视工作量，保证设备和电网的安全运行，小组成员运行头脑风暴法经过多次讨论分析，从改造装置本身和提高运维人员巡视手段两个方面提出了研制变电站“五箱”内部环境智能监控系统。

2.1制定初步方案

小组成员根据实际需要，运用头脑风暴法，对所研制产品所要达到的目标效果进行分析，提出了一下两个初步方案：移动终端集中监控系统、站端后台集中监控系统。

2.2方案分析

方案一：

变电站现场“五箱”就地监控模块通过移动互联网与手持式移动终端或者手机连接起来，远程后台采用APP模式，通信方式采用目前流行的4G通信模式。当任何设备存在问题时，APP程序会发出提示信息告知变电运维人员现场确认。

优点：通信不受距离和位置限制，无需在站内安装通信设备，无需占用变电站通信资源；

缺点：①偏远变电站部分地点通信质量差，站内存在通信盲点；②后期维护费用高，工作量大。

方案二：

变电站现场“五箱”就地监控模块通过无线或有线通信方式与站端后台进行信

息交互，远程后台采用PC客户端模式，当任何设备存在问题时，监控后台会向

变电运维人员发出告警。

优点：融入现有设备监控体系，不存在通信盲点，便于运维人员接受，维护

工作量小；

缺点：站端后台监控仍旧需要巡视，不能实现实时报警告知；需要占用变电

站通信资源。

上述两种方案均能够实现对箱体内部环境的集中监控，但第一种方案存在通

信不可控，运行维护工作量大的问题，因此小组成员采用站端后台集中监控系统

方案。

2.3方案分解

小组对站端后台集中监控系统，按照组成部分进行方案Ⅰ级分解，分为加热

驱潮部分、就地监控部分、网络通信部分、后台监控分析部分四个部分。

1）加热驱潮部分的方案及选择

小组根据加热驱潮部分应实现的保温和驱潮功能进行Ⅱ级分解。加热驱潮装

置主要实现箱体内部的保温和驱潮的功能，针对此功能小组成员继续进行Ⅲ级分解：①温度控制部分分为带式加热器和片式加热器。小组成员对两种加热器进行测试发现，片式加热器加热功率小，性能可靠，安装方便，带式加热器安装范围大，安全距离难以保证。因此，采用片式加热器比较合适。②湿度控制部分分为加热驱潮、吸湿驱潮和冷凝驱潮。通过分析可知，吸湿驱潮除湿能力较弱，加热

驱潮虽然能够快速降低空气的相对湿度但水分其实并未减少，当温度突然降低时，仍会发生凝露现象。且加热驱潮会导致箱内问题快速升高，对设备绝缘造成不良

影响，在高温季节更为严重。

2）就地监控部分的方案及选择

小组根据就地监控部分应实现的功能进行Ⅱ级分解，就地监控实现箱体就地

对内部环境及装置的监视和控制功能，可分为人机界面和程序控制器两部分，小

组成员在Ⅱ级分解的基础上又对各部分进行了Ⅲ级分解。①人机界面：有常见的两种形式，一种触摸液晶屏（优点：显示内容丰富，显控一体，占用空间小；缺点：对环境要求高，巡视对光线有一定要求），一种是数码管配+按键模式（优点：自发光，对光线要求低，能适应各种环境；缺点：显示内容非常单一，智能

显示简单的数字和字母）。②程序控制器：分为单片机处理器（优点：能够满足程序运行要求，开发难度低；缺点：运算能力不强，运行速度慢）和ARM处理

器（优点：能够满足程序运行要求，运行速度快；缺点：开发难度超出小组成员

能力，价格较高）。考虑到就地监控装置不限于显示温湿度等简单的数值，还需

要显示更为复杂的告警报文，LED数码管的功能不能满足这一要求，因此选定液

晶显示屏。

3）网络通信部分的方案及选择

小组根据网络通信部分应实现的功能进行Ⅱ级分解，网络通信方式主要：WLAN、WIFI和蓝牙。小组成员通过查阅资料和调研市场上无线通信设备参数分

析可知，三种方式只有WLAN（无线局域网）的通信范围能够满足覆盖整个变电站，因此选定WLAN。

4）远程后台部分的方案及选择

远程后台部分由后台监控界面和智能分析程序两部分组成，实现对全站箱体

内部环境的集中监控和智能分析功能。后台监控界面方式选择分为客户端/服务器（优点：界面和操作丰富；安全性好，响应速度较快。缺点：适用面窄，通常用