一种变电站的水情监测处理系统及方法与流程

本发明涉及变电站防灾，尤其是涉及一种变电站的水情监测处理系统及方法。

背景技术：

1、随着生活水平的提升，使用的电器种类也越来越多，为了适应日趋增大的供电量需求，变电站在其中起到至关重要的作用。传统的变电站的检测除了在运维时会有检测人员在附近进行现场检测，其他大部分时间内都处于无人值守的状态，特别是一些处于沿海地区的变电站，常年处于无人管理，而且，暴雨天、台风天偏多，变电站内容易产生积水。当出现台风暴雨天气时，变电站区域的水位会急剧上升，积水将侵入变电站区域内的设备区域，从而影响带电设备，对于无人值守的变电站，虽然有相应的水位监测装置，但是当降雨量较大时，虽然水位监测装置进行报警，但是运维人员很难及时赶到现场进行排水处理，严重情况下不得不切除变压器，抛除整站负荷，造成变电站的损坏，从而增大整个电网的运维成本。

2、在中国专利文献上公开的“一种变电站用水位监测系统”，其公开号为cn113639817a，公开日期为2021-11-12，包括混凝土基座、顶板和信号处理器，混凝土基座上设有调节支架，混凝土基座上设有第一水位传感器，调节支架上设有第二水位传感器，顶板上设有第三水位传感器；该技术通过混泥土基座上设置的第一水位传感器、调节支架上设置的第二水位传感器、顶板上设置的第三水位传感器对变电站内的水位进行实时的采集，由于第一水位传感器、第二水位传感器和第三水位传感器在地面上的高度均不相等，使其能实时的采集不同测量点的水位情况，高度传感器的设置，能根据变电站实际的地势来调节第二水位传感器的安装高度，使其适应不同地势的变电站的水位监测，提高了整体的使用效率。但是该技术只是对于变电站区域内的水位进行监测的装置，在监测报警后依然需要工作人员抵达现场进行排水处理，但是当降水较大时，水位上升到侵入变电站区域后，运维人员很难及时赶到现场进行排水处理，从而易造成变电站内设备的损坏，增大电网的运维成本。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中变电站区域内设置水位监测装置进行水位报警后仍然需要运维人员抵达现场进行排水处理，容易因人员无法及时抵达处理造成变电站内设备的损坏而增大运维成本的问题，提供了一种变电站的水情监测处理系统及方法，在设置有能够对水位进行检测的监测预警模块的基础上，对变电站区域内的排水管网进行改进，设置了环墙水沟、缓冲区和道路水沟，能够在进行水位预警后由控制中心控制排水管网模块进行自动排水，延缓水位上升速度或直接完成积水排除，从而避免设备的损坏。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种变电站的水情监测处理系统，包括：

4、监测预警模块，包括分布在变电站区域内的若干视频监控单元和水位监测单元；

5、排水管网模块，用于变电站区域内的水流汇聚和排出，包括环绕设备区由内向外设置的环墙水沟、缓冲区和道路水沟，所述道路水沟相互连通，所述环墙水沟相互连通；

6、辅助排水模块，包括分布在变电站区域内的若干排水机器人和人工排水设备；

7、控制中心，用于分析处理水情监测处理系统的监测数据并控制监测预警模块、排水管网模块和辅助排水模块的工作。

8、本发明中的设备区包括室内设备区和室外设备区，其中室内设备区与道路之间由外向内依次环绕设置环墙水沟、缓冲区和道路水沟，通过二层水沟设置避免积水侵入设备区中；室外设备区由于设备处于室外有防水结构，同时设备都是由基座或支撑物固定在高处，因此一定高度的积水并不会侵入设备中，所以室外设备区外可以只设置缓冲区和道路水沟；水沟都是敞开露在地表的，围绕某一设备区的道路水沟或环墙水沟是各自相互连通的，不同功设备区周围的道路水沟在地表部分并不连通；在监测预警模块对水位预警后，控制中心首先控制排水管网模块的工作，进行积水排除并等待运维人员到达现场进行人工检查和相应操作；排水机器人可以将不在水沟内的地面积水输送到水沟内，人工排水设备用于必要时的人工排水。

9、作为优选，所述视频监控单元包括分布在变电站区域内的固定监控装置和进行巡查的移动监控装置，用于采集所在区域的图像数据并进行积水识别；所述水位监测单元设置在环墙水沟和道路水沟底部；

10、所述监测预警模块还设置有管网水量监测单元，用于监测排水管网模块中位于地下的管网内的水流量。

11、本发明中固定监控装置均匀分布在变电站区域内，也可以重点分布在变电站区域的低洼地区采集降雨过程中地面的图像来判断积水情况，移动监控装置可以和排水机器人相结合，随着排水机器人在变电站区域内的巡检来检测地面的积水情况；水位监测单元用于进行水沟内的水位深度检测，设置在水沟的底部靠近下水口位置附近，可以直接检测下水口上方的积水深度；管网水量检测单元可以检测水沟支管内的下水量，也可以检测排水总管内的排水量，来确定管网是否存在堵塞情况。

12、作为优选，所述道路水沟(21)包括道路沟槽(213)，道路沟槽靠近道路(11)的一侧设置有第一隔离丘(211)，靠近缓冲区(14)的一侧设置有第二隔离丘(212)；第二隔离丘的最低点高于第一隔离丘的最低点；道路沟槽底部设置有若干第一下水口(215)，第一下水口与道路水沟支管(23)连通；所有道路水沟支管都通过第一排水总管(25)连接储水模块；第一隔离丘和第二隔离丘上设置有若干排水通孔(214)；缓冲区的高度沿远离道路沟槽的方向逐渐升高。

13、本发明中道路水沟的两侧分别设置第一隔离丘和第二隔离丘，同时第二隔离丘的最低点高于第一隔离丘的最低点，使得设备区内的积水可以沿着缓冲区的斜坡流到道路水沟内，且对设备区和道路之间进行阻隔；在道路上的积水不深时，可以使积水只存在道路上和道路水沟内，只有当整体积水深度超过第二隔离丘的最高点之后积水才会蔓延到缓冲区上，然后沿着缓冲区高度逐渐上升，使得在最极端情况下，设备区内的设备是整个变电站区域内最后被水侵入的部分。

14、作为优选，所述环墙水沟(22)包括环墙沟槽(222)，环墙沟槽靠近缓冲区(14)的一侧设置有第三隔离丘(221)，另一侧为设备区边缘；环墙沟槽底部设置有若干第二下水口(223)，第二下水口与环墙水沟支管(24)连通，所有环墙水沟支管都通过第二排水总管(26)连接储水模块。

15、本发明中环墙水沟是紧贴设备区的建筑外墙环绕设置的，可以将降雨时建筑顶端流下的积水排出，同时环墙水沟可以作为道路水沟以外的二级排水设置，当变电站区域内的积水完全淹没道路水沟并沿缓冲区逐渐上升后，在积水到达环墙水沟处时可以由环墙水沟以及与其连通的环墙水沟支管和第二排水总管进行排水，通过两根排水总管同时排水来加大排除积水的速度，避免积水侵入设备区域。储水模块用于储存水，并且设置有相应的水处理装置；当降雨过大而储水模块蓄满时，可以使用水泵将储水模块内的水排出到变电站区域以外低于变电站高度的地方。

16、作为优选，所述监测预警模块还包括设置在设备区中室内设备区的若干湿度监测单元，当监测到室内空气湿度大于湿度阈值时，控制中心控制启动除湿操作，除湿产生的水排出到环墙水沟。

17、本发明中在降雨时空气湿度会变大，室内设备区中空气湿度过大时会使得部分设备阻值降低或受潮从而容易发生损坏或故障，因此可以设置湿度监测单元，当湿度超过湿度阈值时，通过除湿机或其他除湿装置进行除湿，除湿产生的水可以排出到环墙水沟中；室内建筑中的水分通过环墙水沟排走可以分担道路水沟的排水负担。

18、作为优选，所述排水机器人包括吸水装置、喷水装置和储水装置；喷水装置末端与喷水接口(531)连接，喷水接口、一级转向部(532)、二级转向部(533)、三级转向部(534)和喷嘴(535)依次连接；一级转向部为一侧斜切的圆柱，二级转向部为相对的两侧斜切方向不同的圆柱，三级转向部为一侧斜切的圆柱；一级转向部的斜面与二级转向部的第一斜面转动连接，二级转向部的第二斜面和三级转向部的斜面转动连接。

19、本发明中在变电站内的部分区域存在低洼不平会使得雨水积蓄但是不会流入道路水沟或者环墙水沟中，无法通过水沟排走，因此在变电站区域内配备排水机器人，通过吸水装置将积水吸入储水装置中或者直接通过喷水装置喷到道路水沟附近流入道路水沟，储水装置内的水也可以通过喷水装置喷到指定位置；由于积水位置的随机性，排水机器人在吸水时其朝向也是不确定的，因此需要有可以灵活调节朝向的喷水口使得喷水口始终朝向道路水沟喷水，一级转向部和二级转向部之间的转动可以进行喷嘴角度的初始调整，同时二级转向部和三级转向部之间的转动可以进行喷嘴角度的二次调整，从而完成各个角度朝向的调整。

20、一种变电站的水情监测处理方法，包括：

21、获取变电站区域内监测预警模块的监测数据得到在t时刻水沟内的积水深度ht和积水的上升速度vt，水沟为道路水沟或环墙水沟；

22、当积水深度ht小于深度阈值且上升速度vt小于速度阈值vth时，对排水管网模块中位于地下的管网进行经济加压，并进行一般预警；

23、当积水深度ht大于深度阈值或上升速度vt大于速度阈值vth时，对排水管网模块中位于地下的管网进行深度加压，并进行严重预警。

24、本发明中由于变电站区域内的大部分地面积水都会通过排水通孔或者缓冲区的斜面流入到水沟中，因此只需要监控水沟中的积水深度和积水上升的速度就能了解变电站区域内的积水情况并进行对应的预警；经济加压指在进行加压排水过程中使得单位排水量的能耗最小的压力，使排水总管内的排水能力增强的同时又保证经济性；深度加压是指大于经济加压的压力且小于管网承受压力上限以内的压力，只考虑增大排水能力；在一般预警时说明虽然积水汇集速度大，但是经济加压后的排水总管排水能力大于积水汇集速度，自身能力足以排除积水；严重预警说明积水汇集速度大于经济加压后的排水总管排水能力，虽然能够通过继续加压增加排水能力，但是需要运维人员赶往现场协助监控积水情况，以便于及时处理积水问题。

25、作为优选，所述速度阈值的设定需满足关系式：

26、l·f(ht)·vth＝qmax(ρ-1)

27、

28、其中l为水沟的长度，f(ht)表示积水深度ht时对应的水沟的宽度，qmax为排水总管无加压下的最大排水能力，ρ为经济加压后最大排水能力增加的倍率，μ为管道粗糙系数，d为排水总管的直径，i为排水总管的坡度，排水总管为第一排水总管或第二排水总管。

29、本发明中以水沟内的积水汇集速度代表变电站区域内的积水情况，水沟的截面不一定是上下宽度一致的，其宽度和高度存在一定的函数关系，因此通过t时刻的积水深度可以推断积水水面的宽度，积水水面的长度则为水沟的总长度，从而可以得到t时刻水沟内的积水汇集速度；对于速度阈值的设定是指速度阈值对应的积水汇集速度与排水总管在经济加压后增加的排水能力相平衡，使得积水深度刚好保持不变的情况。

30、作为优选，所述视频监控单元监控采集缓冲区内的图像，识别积水区域并计算积水面积；当积水面积超过设定面积阈值时，控制中心向排水机器人发送排水指令，排水机器人到达积水位置吸水，并通过喷水装置向道路方向喷水。

31、本发明中变电站区域内不管是积水逐渐积蓄的过程还是积水退去之后，地面上的低洼处都会有积水存在且无法流到水沟处排出，尤其是在积水继续的过程中，低洼处的积水不断增加但是又无法从水沟处排出，无法充分利用水沟的排水能力；因此可以通过地面的图像采集识别积水区域并计算积水面积，为了方便操作直接以积水面积来确定积水影响程度，当积水面积超过面积阈值时有排水机器人将积水排除，使得在发生积水的最初阶段就解决积水问题，避免因小积大。

32、作为优选，所述管网水量检测单元监测水沟支管的实际下水量，当某一水沟支管的实际下水量小于下水量阈值且积水的上升速度vt大于零时，控制中心进行堵塞告警并指示堵塞的水沟支管位置；水沟支管为道路水沟支管或环墙水沟支管。

33、本发明中还可以对官网的堵塞情况进行监测，下水量阈值为水沟支管的设计下水量，若水沟支管畅通时，若积水深度逐渐增加说明水沟支管应该处于满状态下水，且总下水量小于积水汇集速度；但是当检测到某一水沟支管的实际下水量小于下水量阈值且积水深度增加时，说明该水沟支管的最大下水量明显小于设计下水量，因此必然存在堵塞情况使得水沟支管不通畅。

34、本发明具有如下有益效果：在设置有能够对水位进行检测的监测预警模块的基础上，对变电站区域内的排水管网进行改进，设置了环墙水沟、缓冲区和道路水沟，能够在进行水位预警后由控制中心控制排水管网模块进行自动排水，延缓水位上升速度或直接完成积水排除，从而避免设备的损坏；水沟两边都设置有隔离丘，且缓冲区的高度沿远离道路水沟的方向逐渐升高，可以使设备区的积水沿斜面流到水沟和道路侧，避免积水侵入设备区域；室内设备区域设置有湿度传感器和除湿装置，放置室内设备区域的湿度过大造成设备的损坏或故障；还设置有对与水沟连接的水沟支管的堵塞检测及报警，可以通知运维人员及时进行疏通，以保证排水的畅通。