變電站地基沉降無線監測系統的研究

倪勇++劉東++蔡海偉

摘 要：變電站因地基沉降造成的電氣設備事故隱患時有發生，而現有的水準監測法監測變電站地基沉降法，不能及時、準確的判斷出地基沉降量。因此該文提出一種基于Zigbee無線傳輸網絡監測變電站地基沉降的無線監測系統方案，實現對變電站的地基沉降實時地、準確地監測，警示提前做好相應的設備鞏固措施，以減少或避免因地基沉降造成電氣設備事故的發生。

關鍵詞：變電站 地基沉降 無線監測 實時

中圖分類號：TU47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0023-01

隨著社會經濟的發展，浙江沿海區域的土地資源日益減少，越來越多灘涂、低洼地帶被開發利用，而變電站作為需要與社會經濟發展同步，甚至超前的電網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。隨之而來的是變電站地基沉降問題日益突出，造成變電站設備事故隱患時有發生，給變電站的安全穩定運行帶來了極大影響。[1]

變電站的地基沉降分為均勻沉降和不均勻沉降，而地基產生的均勻沉降時，對地面上的電氣設備產生的附加內應力較小，不致于帶來較大的危害。但是當地基產生不均勻沉降時，對地面上的電氣設備產生的附加內應力巨大，容易造成電氣設備的斷裂、傾斜甚至倒塌，從而造成電氣設備事故的發生[2]。為了防止電氣設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生，保障變電站的安全穩定運行，必須對變電站地基的不均勻沉降加以監測。本系統采用的無線監測方法正是針對變電站地基不均勻沉降進行監測。

1 變電站地基沉降無線監測系統的構成

目前，對變電站地基沉降的監測方法主要是采用水準監測法。這種方法是通過人工定期巡視檢查安裝在現場沉降監測點的沉降樁頭，利用精密水準儀觀測各個沉降觀測點與基準點之間的變化來判斷地基沉降量。但是這種監測方法的工作量極其繁重，而測得的數據量相反卻較少，監測的耗時較長，且容易受到環境因素的影響，使得判斷的準確性不佳。因此，本文針對變電站地基沉降監測的實時性和準確性，提出一種基于Zigbee無線傳輸網絡監測變電站地基沉降的無線監測系統方案，實現對變電站的地基沉降實時地、準確地監測。變電站地基沉降無線監測系統的構成框圖如圖1所示。

本系統是圍繞變電站的地基沉降實時地、準確地監測而展開，采用無線傳輸網絡和傳感器監測等先進技術，提出一種基于Zigbee無線傳輸網絡監測變電站地基沉降的無線監測系統方案，本系統的構成主要包括變電站地基沉降點的監測單元、基準點單元、數據傳輸總線單元、數據采集單元、無線通訊收發單元和監控后臺數據處理單元。變電站地基沉降點的監測單元實時監測地基沉降信息，通過數據傳輸總線，和基準點信息一同傳輸到數據采集單元，數據采集單元對數據進行采集并轉換，無線通訊收發單元最后通過Zigbee無線傳輸網絡，將監測數據傳輸到監控后臺，監控后臺數據處理單元對數據進行分析處理，顯示出地基沉降量和沉降的趨勢，實現實時地、準確地監測變電站地基沉降狀況。

1.1 無線監測系統的硬件構成

無線監測系統的硬件構成主要包括沉降數據感應監測系統、監測數據的采集傳輸系統和電源及配套系統。

沉降數據感應監測系統由基準點傳感物位計、基準點傳感基準桿和監測點傳感物位計組成。基準點傳感物位計、基準點傳感基準桿和監測點傳感物位計分別對各自安裝位置進行實時監測地基沉降信息。

監測數據的采集傳輸系統由數據傳輸總線、數據存儲卡、數據微處理器和無線通訊收發模塊組成。各個地基沉降監測點的監測數據通過數據傳輸總線，傳輸到數據存儲卡，由數據微處理器對數據進行隔離、放大和進行A/D轉換，剔除環境等干擾信號，將模擬信號轉換出數字信號，最后通過無線通訊發送模塊將處理過的監測地基沉降數據信號發送出去。

電源及配套系統由監測設備裝置、觀測樁和電源組成。監測設備裝置里面放置著數據存儲卡、數據微處理器、無線通訊收發模塊和蓄電池。觀測樁用于觀測基準點和管線通道。

1.2 監控后臺數據處理單元

監控后臺數據處理單元由無線通訊接收模塊和監控后臺組成。無線通訊接收模塊負責接收由無線通訊發送模塊發送的監測地基沉降數據信號，并將其傳輸到監控后臺。監控后臺通過數據分析軟件，對接收的地基沉降數據進行處理，計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展趨勢圖。使得后臺監控能實時地、準確地反應變電站地基不均勻沉降量和沉降發展趨勢。

2 結語

變電站地基沉降的無線監測系統為變電站投產后均勻沉降和不均勻沉降的沉降控制提供了可靠的依據，一旦沉降量達到預警值，監理方需應聯合設計單位和施工單位，采取行之有效的措施，減少電氣設備地基的總體沉降量和不均勻沉降量，確保變電站內電氣設備的安全穩定的運行，以避免和減少由此造成的電氣設備事故發生。

變電站作為電網發展的一個重要組成的部分，變電站地基的穩固是保證變電站電氣設備安全穩定運行的基礎和前提。本文提出的基于Zigbee無線傳輸網絡監測變電站地基沉降的無線監測系統方案，對變電站地基沉降監測提供一種新的思路和方法，具有可靠的科學依據，它將為推動變電站實現數字化、智能化的發展而發揮積極的作用。

參考文獻

[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.地基沉降監測之一例[J].化工礦產地質，2005，27（3）：57-61.