變電站地基沉降無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

倪勇++劉東++蔡海偉

摘 要：變電站因地基沉降造成的電氣設(shè)備事故隱患時(shí)有發(fā)生，而現(xiàn)有的水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)變電站地基沉降法，不能及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷出地基沉降量。因此該文提出一種基于Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)變電站地基沉降的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的地基沉降實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)，警示提前做好相應(yīng)的設(shè)備鞏固措施，以減少或避免因地基沉降造成電氣設(shè)備事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：變電站 地基沉降 無線監(jiān)測(cè) 實(shí)時(shí)

中圖分類號(hào)：TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（c）-0023-01

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，浙江沿海區(qū)域的土地資源日益減少，越來越多灘涂、低洼地帶被開發(fā)利用，而變電站作為需要與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步，甚至超前的電網(wǎng)傳輸與變換的重要樞紐，選址不得不建立在這些不宜建站的地區(qū)。隨之而來的是變電站地基沉降問題日益突出，造成變電站設(shè)備事故隱患時(shí)有發(fā)生，給變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大影響。[1]

變電站的地基沉降分為均勻沉降和不均勻沉降，而地基產(chǎn)生的均勻沉降時(shí)，對(duì)地面上的電氣設(shè)備產(chǎn)生的附加內(nèi)應(yīng)力較小，不致于帶來較大的危害。但是當(dāng)?shù)鼗a(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，對(duì)地面上的電氣設(shè)備產(chǎn)生的附加內(nèi)應(yīng)力巨大，容易造成電氣設(shè)備的斷裂、傾斜甚至倒塌，從而造成電氣設(shè)備事故的發(fā)生[2]。為了防止電氣設(shè)備不因地基的不均勻沉降造成的斷裂、倒塌等破壞性事故的發(fā)生，保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)變電站地基的不均勻沉降加以監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)采用的無線監(jiān)測(cè)方法正是針對(duì)變電站地基不均勻沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1 變電站地基沉降無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

目前，對(duì)變電站地基沉降的監(jiān)測(cè)方法主要是采用水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)法。這種方法是通過人工定期巡視檢查安裝在現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降樁頭，利用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)各個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的變化來判斷地基沉降量。但是這種監(jiān)測(cè)方法的工作量極其繁重，而測(cè)得的數(shù)據(jù)量相反卻較少，監(jiān)測(cè)的耗時(shí)較長(zhǎng)，且容易受到環(huán)境因素的影響，使得判斷的準(zhǔn)確性不佳。因此，本文針對(duì)變電站地基沉降監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，提出一種基于Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)變電站地基沉降的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的地基沉降實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)。變電站地基沉降無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)是圍繞變電站的地基沉降實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)而展開，采用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳感器監(jiān)測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，提出一種基于Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)變電站地基沉降的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，本系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括變電站地基沉降點(diǎn)的監(jiān)測(cè)單元、基準(zhǔn)點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)傳輸總線單元、數(shù)據(jù)采集單元、無線通訊收發(fā)單元和監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)處理單元。變電站地基沉降點(diǎn)的監(jiān)測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地基沉降信息，通過數(shù)據(jù)傳輸總線，和基準(zhǔn)點(diǎn)信息一同傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換，無線通訊收發(fā)單元最后通過Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)，監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，顯示出地基沉降量和沉降的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)變電站地基沉降狀況。

1.1 無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要包括沉降數(shù)據(jù)感應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集傳輸系統(tǒng)和電源及配套系統(tǒng)。

沉降數(shù)據(jù)感應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由基準(zhǔn)點(diǎn)傳感物位計(jì)、基準(zhǔn)點(diǎn)傳感基準(zhǔn)桿和監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感物位計(jì)組成。基準(zhǔn)點(diǎn)傳感物位計(jì)、基準(zhǔn)點(diǎn)傳感基準(zhǔn)桿和監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感物位計(jì)分別對(duì)各自安裝位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地基沉降信息。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸總線、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡、數(shù)據(jù)微處理器和無線通訊收發(fā)模塊組成。各個(gè)地基沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸總線，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，由數(shù)據(jù)微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離、放大和進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，剔除環(huán)境等干擾信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換出數(shù)字信號(hào)，最后通過無線通訊發(fā)送模塊將處理過的監(jiān)測(cè)地基沉降數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送出去。

電源及配套系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)設(shè)備裝置、觀測(cè)樁和電源組成。監(jiān)測(cè)設(shè)備裝置里面放置著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡、數(shù)據(jù)微處理器、無線通訊收發(fā)模塊和蓄電池。觀測(cè)樁用于觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和管線通道。

1.2 監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)處理單元

監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)處理單元由無線通訊接收模塊和監(jiān)控后臺(tái)組成。無線通訊接收模塊負(fù)責(zé)接收由無線通訊發(fā)送模塊發(fā)送的監(jiān)測(cè)地基沉降數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺(tái)。監(jiān)控后臺(tái)通過數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)接收的地基沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算并顯示出地基的總體沉降量和不均勻沉降量，繪制出地基沉降的歷史發(fā)展趨勢(shì)圖。使得后臺(tái)監(jiān)控能實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地反應(yīng)變電站地基不均勻沉降量和沉降發(fā)展趨勢(shì)。

2 結(jié)語

變電站地基沉降的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為變電站投產(chǎn)后均勻沉降和不均勻沉降的沉降控制提供了可靠的依據(jù)，一旦沉降量達(dá)到預(yù)警值，監(jiān)理方需應(yīng)聯(lián)合設(shè)計(jì)單位和施工單位，采取行之有效的措施，減少電氣設(shè)備地基的總體沉降量和不均勻沉降量，確保變電站內(nèi)電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，以避免和減少由此造成的電氣設(shè)備事故發(fā)生。

變電站作為電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要組成的部分，變電站地基的穩(wěn)固是保證變電站電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。本文提出的基于Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)變電站地基沉降的無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，對(duì)變電站地基沉降監(jiān)測(cè)提供一種新的思路和方法，具有可靠的科學(xué)依據(jù)，它將為推動(dòng)變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的發(fā)展而發(fā)揮積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐林海.軟弱地基變電站沉降問題的分析與處理[J].浙江電力，2006（5）：35-39.

[2] 蔣瑩.地基沉降監(jiān)測(cè)之一例[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2005，27（3）：57-61.