基于A(yíng)BC三相電的電網(wǎng)監測系統監控終端的設計

摘要：為了有效解決遠程實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)線(xiàn)路的ABC三相電溫度和周邊環(huán)境情況，實(shí)現電網(wǎng)的智能預警，減少人力和物力資源的投入及人工監控的弊端，設計了電網(wǎng)監測系統。該系統在嵌入式Linux操作系統基礎上，采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，通過(guò)基于A(yíng)RM9的S3C2440A處理器對采集的傳感器信息進(jìn)行處理，實(shí)現智能實(shí)時(shí)監控，不僅保障用電單位的用電處于安全狀態(tài)，而且也為整個(gè)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行創(chuàng )造了條件。電網(wǎng)監測系統分為主控中心和監控終端兩部分。本文主要討論監控終端設計。

引言

　　當前，電網(wǎng)龐大復雜，輸電設施多在距離人們居住地方較遠的山上、陡坡等處架設，一方面管理人員不易對故障設施檢測并修復，另一方面很容易對管理人員的人身安全帶來(lái)威脅。尤其在較寒冷的冬天，電力工作人員須在冰冷、濕滑的環(huán)境下，對電網(wǎng)設施進(jìn)行清冰、檢測等工作，很容易出現安全事故^[1]。

　　針對上述安全問(wèn)題，以及在國家大力發(fā)展智能電網(wǎng)的環(huán)境下，本文設計了一種新型的輸電設施監控系統。通過(guò)本系統，可以自動(dòng)地對輸電設施進(jìn)行全天候的監控，如果監測到輸電設施各個(gè)參數的數據有異常，系統會(huì )將警報信息自動(dòng)發(fā)回給遠端的服務(wù)器系統，實(shí)現實(shí)時(shí)監控。

　　系統設計

　　本系統主要采用了以ARM9為核心的TQ2440開(kāi)發(fā)板作為數據處理平臺，并分為兩部分：主控中心與監控終端，本文主要討論電網(wǎng)監測系統的監控終端設計。在監控終端處，主要對電網(wǎng)的A、B、C三相電電力線(xiàn)纜接頭處的溫度和電網(wǎng)塔桿的角度進(jìn)行監測，同時(shí)對外界環(huán)境中的溫度、濕度、風(fēng)速、陰晴度進(jìn)行了監測。并利用GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，將各個(gè)傳感器采集到的數據發(fā)送回主控中心，主控中心再進(jìn)行相關(guān)的處理?？紤]監控終端野外工作的特性，采用了太陽(yáng)能電池板進(jìn)行供電，同時(shí)也實(shí)現了太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統，保證了監測設備供電的特殊性。

監控終端功能設計

　　監控終端設計主要采用S3C2440作為處理器，并結合了TLC2543 AD 轉換芯片、風(fēng)速傳感器、濕度傳感器、鉑電阻(PT100)、溫度傳感器和角度傳感器對電網(wǎng)上的電力線(xiàn)纜的ABC三相電接頭處溫度和塔桿的傾斜角度以及外界環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速進(jìn)行監測，并通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將數據傳回主控中心。監控終端系統模塊圖如圖1所示。

　　A、B、C三相電溫度檢測

　　高壓線(xiàn)纜表面溫度測量，對傳感器的要求比較苛刻。本系統采用的傳感器件為WZP型Pt100鉑電阻，具有抗震動(dòng)、穩定性好、準確度高等特點(diǎn)，滿(mǎn)足這一特殊環(huán)境使用要求。測量電路主要包括三個(gè)部分：恒流源電路、模擬信號放大部分、AD轉換部分。恒流源電路利用運放原理[2]搭建，輸出端接鉑電阻接反相輸入端形成負反饋，利用基準電壓源芯片LM336得到2.5V電壓接精密電阻到運放負向輸入端，由虛短虛斷的原理可知流過(guò)鉑電阻電流大小等于流過(guò)精密電阻的電流，實(shí)測恒流效果較理想。放大部分采用AD620(標準三端運放)運算放大器，外接合適的增益電阻，可實(shí)現0~1000倍的增益放大，使用簡(jiǎn)單。數模轉換采用12位AD轉換芯片TLC2543，對模擬信號進(jìn)行轉換后，送處理器進(jìn)行數據處理。設計的運算放大器放大增益為20，可實(shí)現-100℃到+100℃的準確測量，完全滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。三相線(xiàn)表面溫度測量原理設計圖如圖2所示。