变电站积水智能预警装置的研制与应用 CNR220-387

这个项目要解决什么背景问题？

2023年汛期，南方某500千伏变电站因电缆沟积水倒灌引发直流接地告警，运维人员冒雨到场时积水已漫过电缆支架。当年该站因积水导致设备异常3起，单次处理超4小时。老旧变电站电缆沟、端子箱等低洼部位积水难以及时发现，往往等绝缘下降或保护误动才暴露。项目团队由此立项，研制可替代人工巡视、24小时自动监测关键点位积水的预警装置，使运维人员在积水初起阶段即获告警并远程处置。

现场存在哪些具体问题？

调研梳理出五类痛点：一是巡视效率低，两人完成全站电缆沟、端子箱积水检查平均需90分钟，汛期每日至少2次；二是记录方式落后，纸质勾选或拍照缺乏连续水位曲线，无法判断积水是缓慢渗入还是暴雨急涨；三是强电磁环境干扰严重，开关操作暂态过电压可达数千伏，普通电子式水位传感器易误报损坏；四是各厂家设备尺寸不一、通信协议不兼容，数据难汇总；五是告警依赖人工电话上报，从积水发生到调度知晓常超1小时，错过最佳处置窗口。

本项目的创新目标是什么？

设定三项硬指标：单站积水巡检时间由90分钟压缩至15分钟以内；水位数据采集间隔不超过1分钟，形成连续可追溯时间序列；从积水发生到告警推送不超过3分钟，较人工发现提速20倍以上。工程上需适应既有安装条件，不改动一次设备布局，不额外敷设长距离通信线缆，供电取自就近站用电源回路，确保改造不影响正常运行。

技术方案如何实现？

装置由感知探头、现场采集单元和后台监视三部分组成。感知探头采用电容式水位传感器，量程0～2米，误差±3毫米，不锈钢全密封外壳。每个采集单元接入8路探头，覆盖电缆沟、端子箱、集水井等点位。采集单元内置工业级主控芯片，每秒采样10次取均值存储，抑制水面波动跳变；本地可存30天分钟级数据，通信中断不丢失。通信采用站内以太网为主、低功耗无线组网备用，主通道故障自动切换。供电取自检修电源箱，适应交直流85～265伏宽范围，整机功耗不超1.5瓦；绝缘按12千伏系统设计，工频耐压45千伏/1分钟，局放小于5皮库。后台以站内平面图为底图，监测点位以红黄绿三色圆点实时显示水位，超阈值变红弹窗，并推送短信和电话语音告警；支持按站点、日期导出水位曲线报表。

创新亮点有哪些？

一是抗强电磁干扰传感设计。探头输入回路采用三级防护电路，采样值经数字滤波剔除尖峰干扰，现场实测相邻间隔断路器分合闸时无一次误报。二是本地智能分级告警。采集单元内置积水速率计算逻辑，区分缓慢渗漏（每小时上升不足2厘米）与暴雨急涨（每分钟上升超5厘米），分别触发一般和紧急告警，避免暴雨时告警刷屏。三是免敷设通信线灵活组网。无线备用通道利用站内既有无线网络，新增点位无需开挖路面，单点加装从半天缩至40分钟。四是全链路闭环管理。从感知、存储、告警推送到处置回填形成完整流程，手机端可查趋势、确认告警、填写结果，全程留痕。

落地应用效果如何？

装置在华东某地市供电公司3座220千伏、5座110千伏变电站完成试运行，部署探头62个，覆盖电缆沟、端子箱、集水井等点位。运行12个月，系统保持高在线率，无因装置故障导致漏报。期间触发告警37次，确认实质性积水隐患9起，含一起电缆沟缓慢渗漏——该点位人工巡视从未发现，水位曲线显示连续7天凌晨缓慢上升，检修开挖确认是电缆穿墙套管封堵老化。9起隐患均在积水超警戒线前完成处置，避免电缆长期浸泡事故。单站巡检时间由90分钟降至10分钟，运维人员雨后查看报表即可掌握全站情况。1分钟级采集完整保存全年降雨积水曲线，为排水改造提供量化依据。一线反馈，雨天巡视从"最累最脏的活"变为值班室查看屏幕、确警后再赴现场，劳动强度明显下降。

常见问题

问：装置在暴雨天气通信中断时还能正常工作吗？
答：能。采集单元本地可存储30天以上分钟级数据，通信恢复后自动补传，告警信息也会在恢复后第一时间补发。

问：传感器需要定期维护校准吗？
答：探头为全密封结构，正常无需清洁。建议每年雨季前做一次比对测试，用标准水位容器验证误差，单点约5分钟。

问：能否接入变电站已有的监控后台？
答：可以。装置提供标准通信接口，支持将水位数据和告警转发至站内或调度监控系统，已在多个试点站完成对接。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续优化改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。