物联网技术背景下的500kV变电站温湿度实时在线监测系统研究

物联网技术背景下的500kV变电站温湿度实时在线监测系统研究

刘斌孙小涛王家儒

(贵州电网有限责任公司安顺市郊供电局561000)

摘要：文章针对目前参数越来越大的变电站对现场各端子箱内温湿度的监测以及加热器的控制等问题进行基于物联网技术的温湿度监测方案的制定，介绍此方案中的网络结构设计以及终端传感器设计还有无线路由信号设计等内容，并对后台管理平台中在网页版以及手机客户端中进行物联网服务器中相关温湿度监测实时参数显示的实现进行分析，以供参考。

关键词：物联网技术；500kV变电站；温湿度；在线监测系统

1引言

在目前我国经济快速发展以及社会用电负荷不断增加的形式下，我国的电网规模在不断扩大使得变电站的设备参数等也在随之增加，来满足电网运行参数不断增加的需求。目前比较常见的变电站电压等级为500kV，其中不仅还有种类和数量繁多的设备，而且通常处于户外恶劣的环境中，导致容易受到外界因素的影响而出现各种类型的故障。其中针对变电站户外设备中的端子箱来说，其不仅具有温湿度控制器还有其直接控制的加热器，避免线路处于温度较低的环境中而导致出现老化加速等问题。但是在对加热器进行检查时通常具有流程复杂、时间长以及存在触电和烫伤等风险，因此本文在物联网基础上，提出一种变电站端子箱温湿度实时在线监测系统，实现对温湿度测量等数据的实时测量和上传，以及工作人员对上述参数数据的随时随地查看，而且具有较高的数据测量准确性和效率，并确保了作业的安全性。

2基于物联网技术的温湿度监测方案

2.1网络结构的设计

无线温湿度传感网络的第一部分就是终端传感器信息的上传，主要是通过站区内的无线路由器以及无线WiFi信号进行数据交换；第二部分就是信息整理与上传。在交换机上实现多个无线路由器的连接以及数据的交换，然后由交换机与互联网进行连接并实现信息向物联网服务器的上传。第三部分就是后台管理平台。主要是通过终端设备通过运营商流量的形式或者进行无线路由器连接互联网两种方式来登陆物联网进行数据的提取和查看。

2.2终端传感器的设计

在对500kV变电站的在线温湿度监测系统进行终端传感器的电路设计时，由于500kV变电站不仅电压较高而且其电场环境也比较复杂，容易对测量终端传感器造成干扰，因此使用Protel99SE软件对电路进行设计，且选用具有较低频率的单片机来对耦合电容进行增加，实现对电路抗干扰能力的提升。在此终端传感器系统中的电路设计中存在Hi-Link电源板以及ESP8266Wi-Fi转接板和主控板两部分。通过这两部分来实现温湿度测量模块的220V供电端口；220V转5V直流变压器；ESＰ8266Wi-Fi转接板；扩展槽；TTL针式端口；蜂鸣器；ESＰ8266插槽；转换开关；miniUSB供电口；温度测量模块；复位按钮；数码管显示；支柱等各个部分的功能和作用。而且可以通过程序的编写，确保以上装置功能的发挥以及协调工作的正常开展，然后将程序下载到STC89C52RC单片机中，并进行上电和模块的检查。当此模块已经正常连接到无线路由器时，此程序就会自动运行并将数据向指定的物联网服务器进行双穿，并且在物联网平台上将两个传感器ID来对应同时测量温度以及湿度数据的情况。

2.3大功率无线路由信号的覆盖

由于按照上述电路的设计以及硬件的配置，终端传感器的正常运行需要借助无线Wi-Fi信号来将实时采集的数据向物联网服务器上传，因此，无线Wi-Fi的覆盖距离和范围则直接决定终端传感器的有效运行距离与范围。此外，无线路由器的功率对无线Wi-Fi信号的传输距离有着直接的决定作用。这就需要根据变电站现场信号传输距离的实际要求来对无线路由器进行选择以及对其架设高度进行确定。

3后台管理平台

3.1物联网网页版显示的实现

当终端传感器收集的数据向物联网服务器进行传输之后，物联网平台需要通过网页以及手机客户端的方式来对这些数据进行查看，能够实现通过电脑或者平板以及手机，在安装了相关的客户端之后，只要能够联网就可以对物联网服务器进行登陆来对实时的变电站内所有机构箱的温度和湿度进行查看。为了实现上述目的，这就需要变电站现场中的每个采集数据的传感器都具有独有的ID号，而且将其ID好下载到所对应的传感器模块中，实现网站的传感器节点与此ID号进行一一对应和数据上传。在网页上还可以对传感器的名称进行编辑来便于对其进行区分和记忆。此外，在通过网页对每个节点的温度和湿度等数值进行查看之外，还能够对一段时间内的温度和湿度的变化情况进行统计以及进行变化曲线的显示，然后可以自由选择时间段来对数据进行分析和整理。

3.2物联网手机客户端显示的实现

正如前文所述，通过传感器收集的变电站内部温湿度的实时情况不仅可以通过物联网平台中的网页进行显示，而且可以通过手机客户端来进行实时查看。这就需要在手机上进行相应客户端的下载，然后就可以根据已经编辑好的传感器的ID号或者名称来查看其显示的温湿度的数值，以及可以对一段时间内的数据曲线进行显示。通过对一段时间内温湿度变化情况的分析来判断端子箱中加热器的运行状态。如果其中一个加热器出现故障，就可以通过网页或者手机客户端上相应报警功能来发出警报，限制具体的实时数值以及设计阀值，或者通过网页上微博等形式进行报警。报警的设计阀值通常设置为温度在5℃以下或者在30℃以上，以及湿度在80%以上时就会发出上述的警报。通过报警功能可以对出现异常的参数类型以及具体数值大小还有对应端子箱的位置进行显示，这样就可以快速组织人员到变电站的具体位置进行故障的排除。

4结论和展望

通过本文中所介绍的基于物联网技术的变电站温湿度实时在线监测方案的制定，对变电站端子箱中加热器故障等问题的监测准确性以及维修及时性问题进行处理，实现从网页以及手机客户端上对实时上传到物联网服务器中的温湿度数据以及一段时间内的数据变化曲线进行查看和分析，而且此种方案具有布线简单、施工方便以及具有较高的网络扩展性和抗干扰性等特点，因此在变电站的日常运行维护中具有较高的实际使用价值。

参考文献：

[1]陈士龙,陈浩.基于物联网的智能变电站在线监测系统研究[J].山东工业技术,2017(5):116-117.

[2]姜凌霄,刘枝.基于物联网技术的变电站温湿度实时在线监测系统研究[J].科技创新与生产力,2017(2):110-113.

作者简介

[1]刘斌，男，汉族，1986.7，学历本科，工程师

[2]孙小涛，男，汉族，1984.3，学历专科，助理工程师

[3]王家儒，男，汉族，1969.10，学历专科，助理工程师