变电站水位监测系统研究

引言

沿海地区经常会遭遇暴雨和台风的袭击。当发生暴雨或台风天气时,水位会迅速上升,特别是对于地势低洼、地形闭塞的地区,雨水不能迅速宣泄会使得水位过高,从而造成用电设备进水。设备进水,不仅破坏了电力设施,还迫使变电站停电,对居民的用电造成极其恶劣的影响。

江门供电局110kV祥龙变电站为半敞开式变电站。2018年9月17日台风"山竹"来袭,当晚潭江最高水位达2.97m,超历史最高水平。站内水位离被迫停止供电仅剩0.03m,110kV祥龙站站内设备险遭浸水。2013年8月17日台风"尤特"来袭,汕头地区遭遇特大暴雨,汕头供电局两个低洼变电站由于防洪措施不足,大量设备浸水,最终被迫停止供电,居民和电网企业蒙受大量损失。

针对低洼变电站防洪防汛的难题,本文采用变电站智能水位监测系统对变电站水位进行实时监控,水位报警系统使用视频识别技术,在记录当前水位的同时计算水位上涨速度,当水位达到警戒线时自动报警,辅助运行人员作出判断,高效地完成了防洪防汛工作。

l问题分析

在南方地区,不少城市处于沿海、沿江地带,每到夏季,都有不少低洼变电站要面临暴雨、台风的挑战。在一般情况下,运行人员都会提前派人在低洼变电站值班,时刻观察水位的状况,发现水位到达警戒位置,迅速采取防洪防涝措施,防止水位进一步上涨。然而,运行人员并非专业的气象人员,对于水位上涨速度的把握并不准确,当发现水位达到警戒线时,值班人员再启动防洪措施并呼叫支援时,可能为时已晚。如果在水势较少时就启动过多的防洪措施,很有可能会做无用功,增加工作量,浪费人力物力。所以,如何有效地分配现有资源,利用少量的人员高效地完成防洪防汛工作是电网工作的头等大事。

2监测系统设计

2.1l整体构架

本变电站水位监测报警系统主要通过手机APP方式实现相应功能。如图1所示,APP的主体功能包括水系、水情、水景监测三大部分。在登录账号后,系统会根据使用者的工作地点匹配相应的低洼变电站。其中,水系监测部分能够查看台风和附近的海洋、河流的涨退潮情况,运行人员能够根据河流的涨退潮时间,在河流涨潮时段提高警惕,不用漫无目的地观察水位。降水量是运行人员判断水位能否上涨的基本判据。水情监测部分能够查看该区域的当前降水量和历史降水量。另外,水情监测部分还能够查看附近河流的水位状况,软件内置算法模型,能够根据当前水位和水位上涨速度模拟得出1h的水位曲线,运行人员可通过该水位曲线提前做好防洪防汛措施。水景监测部分可以查看附近河流的实景,通过实景比对软件水位,防止因软件数据错误导致运行人员误判水位状况。

2.2智能水位识别技术

传统的水位识别技术是依赖摄像头定期拍摄高清图片,然后将数据传输到指定服务器,在服务器内部再利用操作系统中的定制软件识别图中水位,最后反馈到网络终端,更新实时数据。这种传统的方法拍摄图片具有迟滞性,数据的传输和处理过程也具有一定的延迟,在台风、暴雨来临之际,这种信息的延迟会严重影响运行人员的判断,不能实现水位的实时监控。本监控系统使用H.265压缩编码技术,拥有更快的视频压缩、传输、处理速度。数据快速传输到远程终端后,服务器会对图像进行灰度预处理,通过灰度比对识别当前标尺示数,从而得出当前水位高度,如图2所示。

2.3数据搜集与处理

如何有效地搜集低洼变电站周边的天气状况、河流状况数据是监测系统的关键环节。本系统关键节点采用高清摄像头24h实时视频监控,高清摄像头使用1/2.7"高感光传感器,可视距离达50m,四灯红外技术在夜间仍能清晰地观察水面,还具有1P67高防水性能,即使在暴雨下,仍能正常运作,时刻监控河流水位。在高清摄像头上配置智能降水量监测装置,传感器搜集当前降水量后通过以太网传输到服务器进行存储与分析工作。另外,本监测系统与当地气象局实时联网,时刻获取气象局最新数据,将自身采集的局部数据与气象局的区域数据进行对比分析,预测低洼变电站周边气象与水位状况。

如图3所示,本监测系统将搜集的数据传输到远程服务器后,通过对视频的灰度处理得到实时水位,以水位上涨速度和实时水位作为基础数据,运用遗传算法和BP神经网络计算得出水位上涨速度,最终拟合得出水位预测曲线。若预测发现水位即将达到警戒水位时,系统将自动呼叫运行人员,提醒运行人员提前做好防洪防汛措施。

3结语

本文研制的水位监测系统能够实时监测变电站内外的水位变化情况,实时监测水位上涨速度,当水位达到警戒位置时,自动告警,提醒所有运行人员,及时启动防洪措施,防止站内设施损坏,具有较高的实际应用和推广价值。