变电站门窗报警装置研制

李 辉，丁 杰，陈 耀，刘 宽

(国网台州供电公司，浙江 台州 318000)

随着智能化技术的不断发展，变电站监控系统对于设备运行状态能有效进行监控，但目前监控系统无法对变电站门窗进行有效监控，如果运行人员进行倒闸操作或巡视结束后忘记关闭门窗或因外力导致门窗打开后，若不能及时关闭可能导致设备受潮或小动物进入室内，危及设备安全运行。依据安规，操作结束后应随手将门窗关闭[1]。大修时运行人员常常进行长时间的倒闸操作，由于操作疲劳可能会导致操作结束后忘记关闭开关室或保护室门窗。此外，某些倒闸操作需要频繁出入开关室或保护室，为了操作方便，操作过程门窗会选择敞开，结束后有时会出现习惯性敞开。雨雪天气时大风吹开门窗会导致雨雪进入开关室内，致使室内湿度高于规定湿度，造成开关柜内部潮气无法有效排除，导致柜内有凝露现象，给设备的安全运行带来极大的隐患。如何切实有效减少运行人员忘关门窗和其他外力因素导致门窗未关的现象，确保设备安全运行是每一个运行人员应尽的职责。

考虑到目前众多文献研究了门窗报警装置。例如文献[2] 利用 AT89S52 单片机研制一种磁控报警系统，该报警系统具备密码电路，门、窗打开后，能够正确报警；文献[3]融合云平台设计一种远程门窗报警系统，解决现已远程系统成本高、功耗大等问题；文献[4]利用无线技术，设计一种远距离转发门窗报警系统；文献[5]利用 AT89C54RD、单片机系统、无线GSM短信模块设计一种远程报警系统。

基于前人研究，本文结合现场实际利用STC90C51单片机、门磁开关和GPRS模块研发一套变电站门窗关合报警装置，当门磁开关被打开时，报警装置能实现现场报警器响同时对应的LED灯亮，并通过GPRS模块实现远程短信报警，提醒运维或检修人员及时关闭门窗。

1 报警装置系统整体设计

本套报警装置系统设计框图如图1所示。由图1可知，报警装置以STC90C51单片机为控制核心，配合门磁开关将外部信号传给STC90C51单片机，收到信号后启动报警器和LED灯，同时启动GPRS模块。

选用的STC90C51单片机克服了89系列已被解密的缺陷，且具有价格低、功耗低、软硬件兼容性优等特点，内部结构图如图2所示。定义STC90C51单片机采用 TTL 电平：高电平+5 V/低电平 0 V。单片机与计算机之间通信电平转换芯片 max232，晶振频率选为11.0592 MHz。门磁开关选用丰豪电气有限公司MC-57A系列，其断开时输出高电平，闭合时输出低电平，GPRS模块选取捷麦通讯公司G300系列，相对于其他GPRS模块，该模块具有无需关心AT指令集、无需关心TCP/IP协议及互联网络的相关知识、具有格式及透明传输两种传输格式、无需专用的驱动程序等优点。

本设计以变电站8扇门窗设计，对8扇门窗的门磁开关分别以M1-M8进行编号，分别连至单片机P10-P17引脚，P21-P28控制对应1～8盏LED灯，P32引脚接通报警器，当门窗打开时，门磁开关输出状态为高电平，当门窗关闭时，门磁开关输出状态为低电平。通过51单片机不断依次读取每个门磁开关状态来判断每个门窗的状态，当门磁开关低电平时，不作处理，当某个门磁开关高电平时，单片机读取该引脚信号同时传至对应LED灯引脚和报警器，控制对应的LED灯点亮及报警器报警，同时通过LED灯引脚和报警器引脚信号启动GPRS模块进行远程报警。对于GPRS模块使用单片机的串口2与其通信。

2 报警装置系统程序设计

a.系统主程序设计：首先为各模块程序初始化操作，包括外部中断 0初始化、串口初始化以及 GPRS 模块初始化，然后进入整个系统主循环。

b.系统子程序设计：单片机不断读取门磁开关信号且信号通过中断方式处理，如果检测到门窗被打开信号，会置位相应的报警标志变量。如果有报警信号标志，读取门磁开关编号并启动LED灯、报警器和GPRS模块报警。

c.GPRS模块短信报警子程序：采用AT指令进行编写，主要包括发送用户号码、发送报警内容及判断是否发送成功。

基于系统主程序和各子程序整个系统程序流程图如图3所示。

3 结束语

本套报警装置以STC90C51单片机为核心配合门磁开关和GPRS模块实现现场和远程报警，倒闸操作检修工作或其他外力因素打开门窗时，能够及时提醒运维或检修人员关闭门窗，有效降低了小动物或雨雪进入开关室的几率。装置设计简单、使用方便并且已经运用于某220 kV无人站中，并对安装门窗进行现场多次开合试验。截至目前，报警成功率达到100%，有力保障了设备的安全运行。考虑到本套装置只设计了8扇门窗，若门窗增加，可以在本装置基础上继续定义单片机相应引脚，进一步完善装置。