變電站水位監(jiān)測系統(tǒng)研究

引言

沿海地區(qū)經(jīng)常會遭遇暴雨和臺風(fēng)的襲擊。當發(fā)生暴雨或臺風(fēng)天氣時,水位會迅速上升,特別是對于地勢低洼、地形閉塞的地區(qū),雨水不能迅速宣泄會使得水位過高,從而造成用電設(shè)備進水。設(shè)備進水,不僅破壞了電力設(shè)施,還迫使變電站停電,對居民的用電造成極其惡劣的影響。

江門供電局110kV祥龍變電站為半敞開式變電站。2018年9月17日臺風(fēng)"山竹"來襲,當晚潭江最高水位達2.97m,超歷史最高水平。站內(nèi)水位離被迫停止供電僅剩0.03m,110kV祥龍站站內(nèi)設(shè)備險遭浸水。2013年8月17日臺風(fēng)"尤特"來襲,汕頭地區(qū)遭遇特大暴雨,汕頭供電局兩個低洼變電站由于防洪措施不足,大量設(shè)備浸水,最終被迫停止供電,居民和電網(wǎng)企業(yè)蒙受大量損失。

針對低洼變電站防洪防汛的難題,本文采用變電站智能水位監(jiān)測系統(tǒng)對變電站水位進行實時監(jiān)控,水位報警系統(tǒng)使用視頻識別技術(shù),在記錄當前水位的同時計算水位上漲速度,當水位達到警戒線時自動報警,輔助運行人員作出判斷,高效地完成了防洪防汛工作。

l問題分析

在南方地區(qū),不少城市處于沿海、沿江地帶,每到夏季,都有不少低洼變電站要面臨暴雨、臺風(fēng)的挑戰(zhàn)。在一般情況下,運行人員都會提前派人在低洼變電站值班,時刻觀察水位的狀況,發(fā)現(xiàn)水位到達警戒位置,迅速采取防洪防澇措施,防止水位進一步上漲。然而,運行人員并非專業(yè)的氣象人員,對于水位上漲速度的把握并不準確,當發(fā)現(xiàn)水位達到警戒線時,值班人員再啟動防洪措施并呼叫支援時,可能為時已晚。如果在水勢較少時就啟動過多的防洪措施,很有可能會做無用功,增加工作量,浪費人力物力。所以,如何有效地分配現(xiàn)有資源,利用少量的人員高效地完成防洪防汛工作是電網(wǎng)工作的頭等大事。

2監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

2.1l整體構(gòu)架

本變電站水位監(jiān)測報警系統(tǒng)主要通過手機APP方式實現(xiàn)相應(yīng)功能。如圖1所示,APP的主體功能包括水系、水情、水景監(jiān)測三大部分。在登錄賬號后,系統(tǒng)會根據(jù)使用者的工作地點匹配相應(yīng)的低洼變電站。其中,水系監(jiān)測部分能夠查看臺風(fēng)和附近的海洋、河流的漲退潮情況,運行人員能夠根據(jù)河流的漲退潮時間,在河流漲潮時段提高警惕,不用漫無目的地觀察水位。降水量是運行人員判斷水位能否上漲的基本判據(jù)。水情監(jiān)測部分能夠查看該區(qū)域的當前降水量和歷史降水量。另外,水情監(jiān)測部分還能夠查看附近河流的水位狀況,軟件內(nèi)置算法模型,能夠根據(jù)當前水位和水位上漲速度模擬得出1h的水位曲線,運行人員可通過該水位曲線提前做好防洪防汛措施。水景監(jiān)測部分可以查看附近河流的實景,通過實景比對軟件水位,防止因軟件數(shù)據(jù)錯誤導(dǎo)致運行人員誤判水位狀況。

2.2智能水位識別技術(shù)

傳統(tǒng)的水位識別技術(shù)是依賴攝像頭定期拍攝高清圖片,然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǚ?wù)器,在服務(wù)器內(nèi)部再利用操作系統(tǒng)中的定制軟件識別圖中水位,最后反饋到網(wǎng)絡(luò)終端,更新實時數(shù)據(jù)。這種傳統(tǒng)的方法拍攝圖片具有遲滯性,數(shù)據(jù)的傳輸和處理過程也具有一定的延遲,在臺風(fēng)、暴雨來臨之際,這種信息的延遲會嚴重影響運行人員的判斷,不能實現(xiàn)水位的實時監(jiān)控。本監(jiān)控系統(tǒng)使用H.265壓縮編碼技術(shù),擁有更快的視頻壓縮、傳輸、處理速度。數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)竭h程終端后,服務(wù)器會對圖像進行灰度預(yù)處理,通過灰度比對識別當前標尺示數(shù),從而得出當前水位高度,如圖2所示。

2.3數(shù)據(jù)搜集與處理

如何有效地搜集低洼變電站周邊的天氣狀況、河流狀況數(shù)據(jù)是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點采用高清攝像頭24h實時視頻監(jiān)控,高清攝像頭使用1/2.7"高感光傳感器,可視距離達50m,四燈紅外技術(shù)在夜間仍能清晰地觀察水面,還具有1P67高防水性能,即使在暴雨下,仍能正常運作,時刻監(jiān)控河流水位。在高清攝像頭上配置智能降水量監(jiān)測裝置,傳感器搜集當前降水量后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器進行存儲與分析工作。另外,本監(jiān)測系統(tǒng)與當?shù)貧庀缶謱崟r聯(lián)網(wǎng),時刻獲取氣象局最新數(shù)據(jù),將自身采集的局部數(shù)據(jù)與氣象局的區(qū)域數(shù)據(jù)進行對比分析,預(yù)測低洼變電站周邊氣象與水位狀況。

如圖3所示,本監(jiān)測系統(tǒng)將搜集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器后,通過對視頻的灰度處理得到實時水位,以水位上漲速度和實時水位作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),運用遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算得出水位上漲速度,最終擬合得出水位預(yù)測曲線。若預(yù)測發(fā)現(xiàn)水位即將達到警戒水位時,系統(tǒng)將自動呼叫運行人員,提醒運行人員提前做好防洪防汛措施。

3結(jié)語

本文研制的水位監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測變電站內(nèi)外的水位變化情況,實時監(jiān)測水位上漲速度,當水位達到警戒位置時,自動告警,提醒所有運行人員,及時啟動防洪措施,防止站內(nèi)設(shè)施損壞,具有較高的實際應(yīng)用和推廣價值。