变电站温湿度在线监控系统研发

2024年2月21日发(作者：)

测试工具2021.08变电站温湿度在线监控系统研发王秋尘(国网江苏省电力有限公司检修分公司淮妥运维站，江苏淮安，223001)摘要：介绍了变电站温度和湿度测量的当前状态以及变电站控制等的重要性。介绍了几种实时温度和湿度测量模式和

现场使用的控制系统。我们设计并开发了变电站温度和湿度的实时测量和控制系统。从温度和湿度传感器，数据通信模

式，计算机界面，后台管理系统以及温度和湿度控制算法方面详细介绍了系统的结构和特性。该系统采用分布式收集和

集中监控模式，并使用PID控制来调节现场温度和湿度。在后台远程控制风扇，空调和其他设备的运行，以控制温度和湿

度。系统数据流采用Modbus协议,具有出色的可扩展性。本文介绍了变电站温湿度在线监测系统，包括总体架构,硬件设

计，软件设计等，并对监测系统创新进行了总结。关键词：温湿度；监控；系统Research

and

Development

of

On-line

Monitoring

System

for

Temperature

and

Humidity

in

SubstationWang

Qiuchen(Huai?

an

operation

and

maintenance

station

of maintenance

branch

of

State

Grid Jiangsu

Electrie

Power

Co.,

Ltd.,

Huai^an

Jiangsu,

223001)Abstract•

The

current status

of

temperature

and

humidity

measurement

in

substation

and the

importance

of

substation

control

are

irrtroduced.

Several

real-time

temperature

and

humidity

measurement

modes

and

field

control

systems

are

introduced.

We

design

and

develop a

real-time

measurement

and

control

system

of

temperature

and

humidity

in

substation.

The

structure

and

characteristics

of

the

system

are

introduced

in

detail

from

temperature

and

humidity

sensor,

data

communication

mode,

computer

interface,

background

management

system

and

temperature

and

humidity

control

algorithm.

The

system

adopts

distributed

collection

and

centralized

monitoring

mode,

and

uses

PID

control

to

adjust

the

temperatirre

and

humidity.

Remote

control

the

operation

of

fans,

air

conditionets

and

other

equipment

in

the

background

to

control

temperature

and

humidity.

The

data

stream of

the

system

adopts

Modbus

protocol,

which

has

excellent

scalability.

This

paper

introduces

the

substation

temperature

and

humidity

online

monitoring

system,

including

the

overal1

architecture,

hardware

design,

software

design,

and

summarizes

the

innovation

of

the

monitoring

ds•

temperature

and

humidity;

monitoring;

system1变电站温湿度实时监测系统组成介绍温湿度实时监测系统具有一对一以及一对多的传输特

点，进一步实现了集中监控。因此，在实际的监测过程中可

以根据现场情况进行及时的调整，从而使变电站的监控体系

进一步完善。同时，在实时监测过程中，考虑变电站的实际环

参数与除湿机的启动和停止有关。为了确保相关设备的安全

运行，提高设备的绝缘性，在湿度较高时，除湿器就会完全开

放，进行除湿，当达到湿度标准时，就会自动关闭，给设备建

立良好的运行环境。实时监测系统所釆用的的数据库技术就

是SQL,这样可以保证温湿度传感器数据的准确性。同时，相

关操作人员可以再任意时间进行数据的查询以及记录，当数

境，布置多个点位的温湿度传感器。在无线数据通信的模式

下，在布置温湿度传感器时，可以形成独立的局域网方便管

据异常时,数据报警器就会提醒工作人员进行处理。理。在使用RS485总线技术的情况下，进行统一的集成控制单

元进行信息的传递，在有效时间内进行科学的监测。为了读取变电站实时监测系统中温湿度传感器的数据,

2分析这种监控系统设计的具体需求关于温湿度的监控系统是把具体的环境的建设与管理

的要求作为基础,把空气温度与湿度作为主要的监控对象的

就需要控制单元进行发送相关的指令，这样通过数据传输进行

系统，把信息网络方面的技术、通信方面的技术以及视频监

控方面的技术等等进行了相互之间的融合的一个有关于环

境自动化以及环境智能化方面的管理控制的系统，这项系统

信息的传递，从而有效的保证数据的真实性，避免数据丢失。在变电站控制箱内安装模块化智能温湿度测控装置,

以监控，显示和记录每个除湿机的工作状态,除湿机的启动

在设计及其具体开发上其做到了

一个很大的优势点,那就是

它能够对每个领域以及每一个行业针对于环境方面的具体

和停止可以通过终端监控软件平台进行远程手动控制o湿度

|104甲耳测说ELECTRONIC

TEST

2021.08要求给予满足。也正是因为这样，我们是可以看出它的实际

功能是非常之多的：第一点就是这个监控系统它是可以完全

代替人类去对空气的实际温度以及湿度进行具体检测的并

且能够对相关信息进行系统的收集以及能够做到加以分析,

这一点可以说是在人力方面十分大的一个优势点。第二点优

势是能够根据环境的实际情况以及具体的实际要求进行实

际的判断与具体的调节,使其能够完美适应环境需求，这项

优势可以说是十分智能的。第三点，这项系统能够做到与客

户之间的良好互动,并且在操作上没有什么难度，任何人都

可以做到轻松上手,并且能够对用户信息做到精准把控，精

准推送。第四点，这个系统是包含远程监控的,所以在网络安

全方面也可以说是非常有优势的第五点，这项系统的拓展性

是很强的,它能够做到具体情况下的具体设定，就是说可以

做到最大程度的满足客户的具体需求,这样的系统可以精准

的把控用户心理，发展性可以说是非常长远的。3分析这种监控系统的具体设计思路这项系统在开发设计时必须要满足一些基本的功能方

面的需求,这个系统是如何釆集空气的湿度以及温度的信息

的哪,那就是运用温湿度的传感器。这项系统的设计我们选

择使用能耗较低的,成本相对来说比较小的、反应更加迅速

的，拥有很强的抗干扰能力的STC89C52变电站，使用这个变

电站来当做核心。并且在设计的过程当中我们需要配置一个

数据库，这样就可以做到将空气的温湿度相关数据进行保

存，而且还可以实现在断电的情况下的保存工作，一些历史

信息也更加方便去查询。这一项设计主要是依靠液晶显示器

来完成的,这样我们就可以做到针对相关的数据信息做到实

时的显示与反馈,并且还拥有警报系统，如果信息数值不符

合规定的合格的数值范围，那么就会自动触动警报系统并且

在触动以后它可以直接自动进行合理地调节。这一项设计结

合了一些应用型技术，比如蓝牙和移动通信技术等等。直接

有效的做到了远程的实时监控。这项设计不仅仅可以在室内

做到有效的使用,在室外同样也是可以做到的，并且温度误

差范围也是相对来说比较小的,一般情况下的误差范围都是

小于2-C的,湿度的误差范围同温度一样也是比较小的，一般

情况下都是小于5%的。4有关于硬件的设计方面(1)有关于系统的电源方面。这项系统在应用的过程中，

电源模块是否是安全的、稳定的、可靠的、以及是否是可靠

的这些方面都会对这项系统在实际应用的过程当中的这些

小方面造成直接的影响。所以，要想这项系统做到更加优秀

就必须要注意电源模块的设计方面。这次我们所分析的温

湿度监控系统的变电站和传感器分别是STC89C52变电站和

DHT11温湿度传感器。这些都对电流以及电压方面有着具体

的要求,通过一系列的降压以及转变来促使电压以及电流能

够符合实际上的具体要求以及系统使用过程当中的实际需

要。还有一点值得我们重视，那就是如果我们想提高实际的

电流以及电压的稳定性我们可以选择使用滤波技术,这项技申耳测说ELECTRONIC

TEST测试工具术可以做到消除多余的杂质并且还能够降低一些不利的影

响,促使系统在使用过程中可以更加的安全。(2)

有关于温湿度釆集方面。我们知道这项监控系统主

要是针对于环境中的温湿度的具体变化。那么这就需要去釆

集具体的温湿度和它们的变化,在采集以后我们如何通过转

换来使信息能够快速有效的输送到变电站哪,这个时候我们

就会应用到数字信号与模拟信号之间进行一个有效的转换。

通过这种转换我们就可以做到在这个过程中对信息加以分

析和记录。在这个釆集方面的设计上，我们要求必须做到的

就是拥有信息釆集以及进行转换的功能，。这个时候我们就

需要谨慎的选择温湿度传感器，通过实际的筛选，我们选择

使用DHT11温湿度传感器。为什么做出这样的选择哪？那就

是这个传感器它能够有效的连接我们上述文章中所选用的

变电站，并且拥有很多的元件部分，这些都是它的优势部分，

也是我们选择的主要原因。还有一点就是它的体积很小巧，

信号传输的能力也更加的强，能够更好的适应这项监控系统

的同时还能加强这项系统在各方面的优势，使这项系统在市

场中的优势更大。(3)

有关于液晶显示方面。液晶显示器的具体作用是什

么，其实它也是不能小觑的一方面，液晶显示器的实际方面

与用户的需求与体验感之间是万万分不开的。它能够通过一

些文字、图表等等方面与用户进行直接有效的交流,直观地

呈现出最终的结果,可以节省用户的时间，让用户的体验感

达到满分的状态。还有一点就是，这方面的设计可以集中体

现出系统的核心部分的具体功能，这样提升了系统的工作效

率,用户使用起来也就更加的方便快捷。整体的实用性以及

信息的有效性、快捷性方面是非常具有优势的。5关于软件的设计方面和硬件设计相比软件设计也是不能够轻易就忽视的，

不同与硬件的核心位置,系统的功能到底能不能够具体的实

现。根据本文主要分析的监测系统，我们发现主要的软件设

计其实是有很多个方面的，具体的数据收集、警报系统、手机

的终端系统等等很多个方面的设计都是属于软件类的设计。

比如我们在信息收集的过程当中是有十分多的细节与步骤

的,在收集完具体的信息数据以后系统是需要进行复位的，

这样做的原因也是为了减少出现错误的次数。在具体的监控

要求下，信息采集的时间要进行合理的规划，一般时候，信息

的收集频率标准是1秒钟；所以信息的釆集系统程序应该做

到更加的简洁，这样才能够与信息的收集频率相互适配。变电站的具体数据从何而来哪？答案自就是温度传感

器。我们需要把这些数据和起初的设置值来进行相互之间的

对比，通过表达式来得出差值,依据这个我们就可以知道具

体的增量值，从而就可以针对PWM的占空比做出相应的一系

列调整。6上市前的试验方面在监控系统已经全部建立完成以后，是不能立马投入使

用的，要经过试验才可以，这样做的目的就是为了反复进行(下转第99页)1051

2021.08测试工具正常工作状态下被移动设备影响，甚至在错误信号的误导下

实行保护措施，一定程度降低了电力系统运行效率，直接威胁

C组330开关保护装置。由试验过程发现，存在2次保护不动

作。综上分析，本次继电保护异常动作主要是外加故障电流,

超过了

35kV集电C组330开关保护装置的釆样范围,引起保

T电力系统运行质量，故而有必要釆取行之有效的干扰手段。抗干扰手段包括软件和硬件干扰,进而正常运行继电保

护器工作。软件干扰可以顺利控制二次回路周围的电软值；

护装置动作错误，发生了故障越级跳闸。2.

3解决措施及建议结合某电场的保护装置异常动作原因，#1主变非电量

保护本体重瓦斯、调压重瓦斯、本体压力释放、温度高合理设

计一个独立压板。主变运行时，主变本体非电量保护35CLPI

投入，本体重瓦斯35KILPI投入，调压重瓦斯35K1LP2,本体

压力释放35K1LP3投入退出,温度高35K1LP4投入退出。结合某电场的保护装置异常动作原因,科学选择并网线

硬件抗干扰措施是以隔离和屏蔽电磁能量的方法，预防电磁

波信号和静电威胁继电保护装置。4结束语电网运行中继电保护是第一道安全防线,在故障出现时

精确判断且有效隔离故障,预防故障进一步恶化，保证电网

运行的稳定性。因此，在电网调度运行中继电保护动作是至

关重要的内容。在风力发电厂发展过程中，风电场的可靠运

行不只决定了电厂健康发展，还提高了电网的运行水平。路保护电流互感器，预防风险场提供充分大的短路电流时发

生差动保护误动。比如替换集电线路零序CT变比，控制二次

故障电流，并积极开展有关保护试验，严格管理试验精度，基

于各种故障保护装置正常运行。参考文献[1]成和祥.基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电

保护整定方法研究[J],电力系统保护与控制,2020(16).⑵

段文辉，魏丽芳,王克谦,et

al.内置Crowbar电路的双

馈风电机组短路特性研究[J].可再生能源,2018,036

3风力发电厂继电保护装置故障的处理对策3.1落实二次回路巡检制度在规定时间内检测继电保护装置故障非常有必要。二次

回路具体包括护板器、自动装置和继电器，定期检查二次回

(003):405-410.⑶许宗光，文继锋，李彦,et

al.

一种基于数据冗余校验的数

路工作情况，发现继电保护装置故障的原因,采取有效方法

使继电保护装置正常运行。字化变电站继电保护装置防误方法[J],电力系统保护

与控制,2018,46(005):166-170.3.

2采取积极的抗干扰措施基于继电保护装置的灵敏性，有效避免继电保护装置在

(上接第83页)Boot

Loader

_t,

UEFI

仅保留一组

Runtime

Service。鉴于

UEFI本身的优越性，UEFI将全面代替传统BIOS架构固件,

为计算机系统提供更为快速安全的启动方式。[3]

Chen,T.,,and

W.

Hu.

Effectively

implement

AES

forEFI/Tiano

based

on

IA-32

Platform.2006.[4]

Zimmer,V.,M.

Rothman,

and

B.

Hale,

UEFI:

From resetvector

to

operating

system.

2009.⑸

Windows,

M„

GUID

Partition

Table.

2015.⑹

曾颖明.基于UEFI的可信Tiano设计与研究[J],计算机

工程与设计,2009.30(1

l):p.2645-2648.参考文献[lJMinnich,

R„

J.

Hendricks,

and

D.

Webster.

The

linux

BIOS,

in

Proceedings

of

the

4th

annual

Linux

Showcase

&

Conference

-

Volume

4.

2000.[2]王晓箴，刘宝旭，潘林.BIOS恶意代码实现及其检测系统

设计[J].计算机工程,2010.36(2

l):p.

17-18.[7]谢勇，来学嘉，邓子健.EFI及其安全性研究[J],信息安全

与通信保密,2007,000(008):175-177.(上接第25页)测试，修改不足的地方以及出现的漏洞，确保所有功能都可

完全合格的监测系统，我们就可以对其投入市场。以真正的发挥它的作用。保证它在投入市场以后可以获得更

广阔的市场空间,得到更好的经济效益。一般来讲，主要的试

验的内容有性能上面、一些硬件的平台方面、系统的内部模

参考文献[1]陈永利，张自宾，李晓银.粮食仓库温湿度检测系统[J].

仪器仪表学报,2019(4):

305-306.块方面等等多个角度全方面的进行具体的检测。如果这些测

试都完美通过了,那就证明这项系统是一个符合所有要求、申耳测说ELECTRONIC

TEST991