物联网技术在变电站辅助设备监控中的应用与火灾预防方案

变电站担负着变换电压、变换功率、分配电能的重要功能。它是电网不可分割且极为重要的组成部分。确保变电站能够长期稳定、安全地运行，无疑将极大地保证电网的安全可靠。目前，国内对一次、二次设备状态监测与维护的研究较多，但对环境监测系统、消防系统等配套辅助设备监测与控制的研究较少，导致水平滞后。目前，在变电站中，大多数仍缺乏火灾早期的预防措施。为此，我们需要提供一套解决方案来解决此类问题，为消防人员灭火赢得时间，从而减少损失。

物联网技术与变电站辅助设备监控的结合，可以进一步提升变电站的自动化水平和无人值守的可靠性。通过建设变电站物联网，变电站工作人员可以全面掌握变电站内的各种状态信息和数据。各监测点传感器采集的数据可实时上传至云平台服务器，并通过云平台服务器下载。通过将这些数据发送到主站监控室和手机APP，工作人员可以随时随地观察变电站是否有异常情况，出现异常时可以立即识别事故位置，以便赶赴施工现场及时完成紧急抢修。工作。

通过从多方面了解变电站辅机的研究现状，设计了一套基于物联网技术的变电站辅机监控系统。系统通过物联网技术，将变电站内的环境数据、消防等数据进行融合进行监控，有效解决了传统变电站辅助设备的各种问题，方便变电站工作人员随时随地掌握变电站内的情况。任何时候。辅助设备的状态信息。该设计系统除了监测环境数据外，还可以实现自动控制功能。例如，当温湿度传感器检测到的数据显示变电站内温度过高或相对湿度过高，超过系统预设的阈值时，单片机就会控制电机控制风扇的转动，从而降低室内温度或相对湿度。另一个例子是为变电站消防设计的智能窗。当变电站室内检测到火灾时，单片机控制动力杆关闭窗户，阻止新鲜空气进入，减少火势扩大的可能性。当检测到变电站内可燃气体浓度过高时，窗户会自动打开，让室内的可燃气体飘到外面，从而防止火灾。可见，所开发的基于物联网技术的变电站辅助设备监控系统的设计能够满足智能变电站的发展需求，具有重要的现实意义。

国外变电站领域的发展远快于国内。 ABB专注于数据信息的收集。西门子重点研究如何提高变电站的自动化程度以及整个系统响应故障的自愈能力，以降低事故发生的概率。阿海珐专注于研究如何提高预防事故发生的能力。它希望通过感知设备状态、总结模式并对可能的故障做出响应来减少事故。美国电力研究所重点研究变电站状态监测。通过多年的实验和测试，它已经实现了全美各地的无人值守变电站。加拿大就智能变电站的网络安全、数据管理、智能设备应用、未来结构规划等领域进行了一系列讨论。欧洲瑞士、法国等国家致力于研究智能控制开关，以提高变电站监控设备的智能化程度，降低人工成本。

国内变电站的发展经历了传统变电站、综合自动化变电站、数字化变电站和智能变电站四个阶段。我国目前正处于智能化变电站阶段。 20世纪80年代及以前，我国变电站主要采用电磁继电保护和电流继电保护两种方案。直到20世纪70年代末，随着微处理器和通信技术的发展，遥控装置的性能得到很大提高，传统变电站逐渐增加了四遥控功能。该功能可以非常方便地进行远程数据测量和传输，可以远距离获取保护设备的投切信息，并利用获取的信息数据进行简单的远程分合闸操作，对电气设备进行远程调试。

20世纪90年代，我国进入综合自动化变电站阶段。在此阶段，可以对工厂内的设备进行全方位监控，并可以即时收集所需的电量。可能出现的故障可以快速反馈并纠正。先进的通信技术使得厂站与调度端能够共享数据信息，一旦出现异常就报警，方便工作人员及时处理故障，提高了变电站的整体工作效率。

随着电子设备的升级换代和测控技术的成熟，我国出现了基于IEC61850的数字化变电站。数字化变电站与过去相比具有巨大的通信优势。由于以往变电站使用的电子设备来自不同厂家，这些电子设备使用的通信协议并不统一，这就需要变电站适应这些通信协议才能接收。但如果传输数据统一采用IEC61850通信协议，则不存在这种情况，可以有效解决信息孤岛问题。许多传统变电站使用电磁感应变压器。它们的结构包含铁芯和其他金属材料。当系统短路时，很容易饱和，造成电流畸变，引发事故。但数字化变电站使用了大量的电子式互感器，既节省了铁芯，又不易发生故障，从而提高了系统的整体精度。数字化变电站大多采用绝缘光纤连接，可以有效防止电子干扰，避免二次回路两点接地引起的设备故障。数字化变电站还具有良好的系统扩展性。

智能变电站是智能电网项目推动的数字化变电站的进一步产物。主要由智能化一次设备和高度集成的网络二次设备组成。他们更注重节省人工成本、提高自动化水平、扩大无人值守间隔。范围。与数字化变电站相比，智能变电站一方面加强了对故障信息的分析和决策能力，另一方面监控设备智能化。现阶段，变电站正在逐步完善全站信息的统一标准化，并积极与电网进行协作互通。我国智能变电站还首创了局域广域分级保护测控系统，建成了能够应对变电站突发事件的系统。智能决策，高度集成变电站数据信息的综合业务系统，智能集成二次设备、电子互感器一体化隔离断路器等新设备开发。

综上所述，变电站监测系统的研究已经开展多年，但大部分研究集中在一次、二次设备的状态监测和状态检修，而辅助设备监测的研究相对较少。没有得到足够的重视。此外，由于大多数监控系统仍采用现场总线技术，存在维护困难、成本高、布线复杂、智能化程度低等问题，对无人值守变电站的推广和智能变电站的建设产生了不利影响。随着物联网技术的不断发展，可以为变电站的发展提供新的发展方向。因此，实施基于物联网技术的变电站辅机监控系统具有重要意义。

在电力系统中，变电站作为电气设备运行过程中极其重要的组成部分，对于保证电网供电的安全可靠具有重要意义。其能否正常运行直接影响整个电力系统的安全和经济效益。变电站的安全稳定运行很大程度上取决于变电站一次设备的正常运行，而变电站辅助设备是保证一次设备稳定运行的重要组成部分。对此，研究了一套基于物联网的变电站辅助设备。设备监控系统。系统可以通过物联网技术有效实时共享数据，并在手机App客户端和OneNet云平台上进行远程监控。这将有利于消除信息孤岛，有利于变电站辅机环境数据的统一管理。

设计的基于物联网的变电站辅机监控系统包括环境监控、消防等功能。首先，使用DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器和MQ-9可燃气体传感器采集环境数据，并使用GP2D12红外测量系统采集环境数据。距离传感器获取传感器到车窗的距离，并利用该距离来确定车窗的关闭状态。根据采集到的环境数据信息，STM32微控制器会采取不同的控制策略，最终实现自动控制。当检测到室内温度过高或室内相对湿度过高时，驱动电机开启风扇降低温度或湿度。当检测到室内烟雾浓度过高时，发出警报并关闭窗户。当检测到室内可燃气体浓度过高时，发出警报并打开窗户。

在OneNet云平台中选择EDP协议，接收ESP8266Wifi模块上传的数据，通过云平台上创建的监控平台远程查看变电站辅机设备的环境数据信息、风机开关状态、窗户关闭状态等。使用AppInventor开发变电站辅机监控系统移动客户端平台，将云平台获取的数据发送到移动客户端，以便在移动客户端上远程查看相关数据。

经过多次稳定性试验和事故试验，实验结果表明，本文设计的系统具有良好的稳定性和可靠性，对于变电站辅助设备监控的发展具有一定的实用价值，达到了最初的设计目的。

资料来源：王翰林。基于物联网的变电站辅机监控系统设计[D].湖北民族大学，2023。