高壓電力無(wú)線(xiàn)測溫系統研究與方案設計

電力系統的一次電氣設備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線(xiàn)、開(kāi)關(guān)柜等電氣設備組成。其相互之間由母線(xiàn)、引線(xiàn)、電纜等連接,由于電流流過(guò)產(chǎn)生熱量，所以幾乎所有的電氣故障都會(huì )導致故障點(diǎn)溫度的變化。例如在發(fā)電廠(chǎng)中電纜接頭、電纜中間連接處、高壓電纜的局部放電、高壓開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)靜觸頭及其他連接處等高壓位置過(guò)熱是大型事故的征兆，也是電廠(chǎng)事故多發(fā)的重災區。

一、監控的意義和必要性

現代工業(yè)中，工作溫度的升降反映了設備運行狀態(tài)和許多物理特征的變化，工業(yè)設備運行異?；蚬收贤ǔ１憩F出溫度的異常變化。因此工業(yè)設備運行溫度監測是設備安全監控最為有效、最為經(jīng)濟的手段，對設備的安全運行具有重大意義。多年來(lái)由于技術(shù)水平的限制使電力系統安全運行水平受到一定限制，雖然我們曾利用紅外測溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統的點(diǎn)式測溫系統希望解決上述問(wèn)題，但都無(wú)法實(shí)現開(kāi)關(guān)柜內如斷路器、刀閘連接點(diǎn)和觸頭的測溫，對全封閉式金屬鎧裝柜更是無(wú)能為力，高壓無(wú)線(xiàn)測溫系統徹底地解決了這一疑難雜癥，實(shí)現了電力系統一次運行設備的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，通過(guò)對設備實(shí)時(shí)數據的分析和預測，防止事故的發(fā)生，真正地做到了防患于未然。其次也為今后實(shí)現狀態(tài)檢修，提高檢

修效率，降低檢修成本起到關(guān)鍵的作用。

二、系統實(shí)現方案設計

為解決以上問(wèn)題，我公司研發(fā)設計了ZR-WL2000高壓電力無(wú)線(xiàn)測溫系統。系統由ZR-WLT200無(wú)線(xiàn)測溫采集器，ZR-WLR200無(wú)線(xiàn)測溫匯集終端和ZR-WLS200無(wú) 線(xiàn)測溫監控軟件組成。系統架構如圖一所示：

1.無(wú)線(xiàn)測溫采集器

無(wú)線(xiàn)測溫采集器由溫度采集和溫度無(wú)線(xiàn)發(fā)射兩部分組成，采用低功耗CPU技術(shù)，先進(jìn)的傳感技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、數字識別技術(shù)、抗電磁干擾技術(shù)等設計，可對多種惡劣環(huán)境條件下的溫度進(jìn)行測量，并實(shí)現遠程智能化在線(xiàn)監測和預警?？筛鶕_(kāi)關(guān)柜或變電站內需要測量的點(diǎn)數來(lái)配置無(wú)線(xiàn)測溫采集器的數量，柜內一般為3、6、9、12個(gè)點(diǎn)。

2.無(wú)線(xiàn)測溫匯集終端

無(wú)線(xiàn)測溫匯集終端可以接收多個(gè)無(wú)線(xiàn)測溫采集器發(fā)送來(lái)的數據，并對接收到的數據進(jìn)行顯示、記錄和保存。當接收到的溫度超過(guò)預設告警值時(shí)，匯集終端輸出告警信號，提醒工作人員及時(shí)采取措施，保證電力系統的安全可靠運行。無(wú)線(xiàn)測溫匯集終端還可帶RS485通訊功能，實(shí)現遠程自動(dòng)化管理。

3.無(wú)線(xiàn)測溫監控軟件

監控軟件實(shí)時(shí)對各匯集終端進(jìn)行監測，并將接收到的溫度數據進(jìn)行整理，顯示到指定的測溫點(diǎn)位置。監控軟件可以存儲各測溫點(diǎn)的歷史溫度數據，點(diǎn)擊設置，可以查看日溫度、月溫度、相間溫度對比等曲線(xiàn)圖。

當系統監測到的溫度≥48℃時(shí)，屏幕顯示“溫度高預警”并閃爍，提示XXX監測點(diǎn)的溫度升高，加強監視。告警界面如圖二所示：

當系統監測到的溫度≥60℃時(shí)，屏幕顯示“溫度超高報警”并閃爍，提示XXX監測點(diǎn)的溫度超高，應減負荷或停電檢修。告警界面如圖三所示：

三、系統中核心元件介紹

1.超低功耗單片機MSP430F123

MSP430F123是美國德州儀器有限公司生產(chǎn)的一款超低功耗MCU，其技術(shù)指標如下：

1)低電源電壓：1.8-3.6V;

2)超低功耗：

關(guān)閉模式(RAM保持)：0.1μA;

待機模式：0.7μA;

活動(dòng)模式(1MHz，2.2V)：200μA;

3)五種低功耗模式(LPM0-LPM4);

4)從待機模式喚醒時(shí)間：6μs;

5)16位精簡(jiǎn)指令集，125ns指令周期。

2.高可靠性數字傳感器DS18B20

1)全數字溫度轉換及輸出;

2)先進(jìn)的單總線(xiàn)數據通信;

3)12位分辨率，精度可達±0.5℃;

4)檢測溫度范圍為-55℃~+125℃;

5)內置EEPROM，限溫報警功能;

6)64位光刻ROM，內置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。

四、現場(chǎng)安裝及運行圖

五、結語(yǔ)

本文對高壓電力設備開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)測溫系統設計進(jìn)行了歸納總結，并列舉了一些典型應用實(shí)例，本系統已在遼寧、山東、山西、云南、新疆等地區的電力、冶金、化工、水泥、鋼鐵等領(lǐng)域中得到廣泛應用，運行穩定可靠，獲得了用戶(hù)的贊許，為大面積的推廣打下堅實(shí)基礎，也為電力系統向智能化過(guò)渡做出其貢獻。

參考文獻：

【1】MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實(shí)踐 沈建華 楊艷琴 編著(zhù)

北京航空航天大學(xué)出版社 2008

【2】基于CC2430和DS18B20的無(wú)線(xiàn)測溫系統設計

【3】MSP430F123.pdf