高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和生活用電量與日俱增，高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，使用量也隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展而增加。高壓開關(guān)柜的柜體構(gòu)造為全封閉式金屬外殼，柜體內(nèi)部熱量不易向外散發(fā)，在負荷較高或環(huán)境溫度高時，內(nèi)部觸點溫度存在超標的情況，影響設(shè)備的使用壽命，嚴重時甚至?xí)l(fā)火災(zāi)和大面積停電。因此，有必要采取措施對高壓開關(guān)柜內(nèi)部觸點溫度進行監(jiān)控。
　　 目前高壓開關(guān)柜內(nèi)部觸點測溫方法，根據(jù)測溫方式和原理的不同，

2、主要有紅外測溫法和光纖測溫法，少數(shù)場合由巡檢人員使用手持測溫設(shè)備獲取觸點溫度。紅外溫度傳感器價格昂貴，不利于廣泛使用。光纖光柵溫度傳感器需要布線，這在高壓開關(guān)柜集成化程度越來越高、體積越來越小趨勢下，弊端愈發(fā)明顯。
　　 本文在研究了國內(nèi)外高壓開關(guān)柜觸點測溫現(xiàn)狀和調(diào)查了國內(nèi)高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了在柜體內(nèi)使用無線信號傳輸、現(xiàn)場使用CAN總線傳輸?shù)男滦蜏y溫系統(tǒng)。通過在開關(guān)柜內(nèi)觸點上布置溫度檢測節(jié)點和柜體外殼上安裝中繼監(jiān)控節(jié)點

3、，形成了一協(xié)調(diào)器六終端的ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)。溫度檢測節(jié)點硬件組成僅有溫度傳感器TMP102和無線射頻芯片CC2530，完成數(shù)據(jù)的定時采集和無線發(fā)送，它功耗低，由兩節(jié)高效鋰電池供電。中繼監(jiān)控節(jié)點負責(zé)接收6個觸點發(fā)送的無線數(shù)據(jù)包，并通過CAN總線上傳到監(jiān)控中心。中繼監(jiān)控節(jié)點由無線射頻收發(fā)芯片CC2530、主處理器STM32F107、CAN接口收發(fā)芯片VP230、存儲模塊、顯示單元和供電單元等組成。中繼節(jié)點要求有能力隨時接收數(shù)據(jù)，所以使用連

4、續(xù)電源供電。溫度檢測節(jié)點和中繼節(jié)點沒有電氣上的直接聯(lián)系，解決了觸點測溫高壓絕緣問題，同時避免了在開關(guān)柜內(nèi)復(fù)雜的布線。
　　 本文完成的主要工作包括:完成了硬件電路設(shè)計和程序燒寫;編寫了監(jiān)控中心人機交互界面;對系統(tǒng)整體性能和各功能模塊進行了測試。
　　 硬件方面的設(shè)計主要包括溫度傳感單元設(shè)計、微處理器CC2530和STM32F107硬件設(shè)計與實現(xiàn)、現(xiàn)場顯示單元硬件設(shè)計、CAN通信硬件設(shè)計，此外系統(tǒng)中繼監(jiān)控節(jié)點增加了蜂鳴器報

5、警硬件設(shè)備。硬件原理圖和PCB制作使用EDA開發(fā)環(huán)境Altium Designer6.9完成。
　　 軟件方面使用IAR編譯開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)單片機CC2530和STM32F107的程序編寫、編譯、下載與調(diào)試。程序編寫覆蓋系統(tǒng)各功能模塊，其中對ZigBee組網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)發(fā)送與接收程序是基于Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)的。上位機監(jiān)控界面使用Visual Studio2008基于MFC類庫編寫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時顯示、歷史曲線記錄、系統(tǒng)報警以及參