基于ABC三相電的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)

摘要：為了有效解決遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)線路的ABC三相電溫度和周邊環(huán)境情況，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能預(yù)警，減少人力和物力資源的投入及人工監(jiān)控的弊端，設(shè)計(jì)了電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在嵌入式Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用GPRS無(wú)線通信技術(shù)，通過基于ARM9的S3C2440A處理器對(duì)采集的傳感器信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)監(jiān)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(jì)運(yùn)行創(chuàng)造了條件。電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為主控中心和監(jiān)控終端兩部分。本文主要討論監(jiān)控終端設(shè)計(jì)。

引言

　　當(dāng)前，電網(wǎng)龐大復(fù)雜，輸電設(shè)施多在距離人們居住地方較遠(yuǎn)的山上、陡坡等處架設(shè)，一方面管理人員不易對(duì)故障設(shè)施檢測(cè)并修復(fù)，另一方面很容易對(duì)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(duì)電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行清冰、檢測(cè)等工作，很容易出現(xiàn)安全事故^[1]。

　　針對(duì)上述安全問題，以及在國(guó)家大力發(fā)展智能電網(wǎng)的環(huán)境下，本文設(shè)計(jì)了一種新型的輸電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)。通過本系統(tǒng)，可以自動(dòng)地對(duì)輸電設(shè)施進(jìn)行全天候的監(jiān)控，如果監(jiān)測(cè)到輸電設(shè)施各個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)有異常，系統(tǒng)會(huì)將警報(bào)信息自動(dòng)發(fā)回給遠(yuǎn)端的服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主要采用了以ARM9為核心的TQ2440開發(fā)板作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，并分為兩部分：主控中心與監(jiān)控終端，本文主要討論電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控終端設(shè)計(jì)。在監(jiān)控終端處，主要對(duì)電網(wǎng)的A、B、C三相電電力線纜接頭處的溫度和電網(wǎng)塔桿的角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)外界環(huán)境中的溫度、濕度、風(fēng)速、陰晴度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。并利用GPRS無(wú)線通信技術(shù)，將各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送回主控中心，主控中心再進(jìn)行相關(guān)的處理。考慮監(jiān)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(xiàn)了太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，保證了監(jiān)測(cè)設(shè)備供電的特殊性。

監(jiān)控終端功能設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控終端設(shè)計(jì)主要采用S3C2440作為處理器，并結(jié)合了TLC2543 AD 轉(zhuǎn)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(duì)電網(wǎng)上的電力線纜的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(jiān)測(cè)，并通過GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳回主控中心。監(jiān)控終端系統(tǒng)模塊圖如圖1所示。

　　A、B、C三相電溫度檢測(cè)

　　高壓線纜表面溫度測(cè)量，對(duì)傳感器的要求比較苛刻。本系統(tǒng)采用的傳感器件為WZP型Pt100鉑電阻，具有抗震動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，滿足這一特殊環(huán)境使用要求。測(cè)量電路主要包括三個(gè)部分：恒流源電路、模擬信號(hào)放大部分、AD轉(zhuǎn)換部分。恒流源電路利用運(yùn)放原理[2]搭建，輸出端接鉑電阻接反相輸入端形成負(fù)反饋，利用基準(zhǔn)電壓源芯片LM336得到2.5V電壓接精密電阻到運(yùn)放負(fù)向輸入端，由虛短虛斷的原理可知流過鉑電阻電流大小等于流過精密電阻的電流，實(shí)測(cè)恒流效果較理想。放大部分采用AD620(標(biāo)準(zhǔn)三端運(yùn)放)運(yùn)算放大器，外接合適的增益電阻，可實(shí)現(xiàn)0~1000倍的增益放大，使用簡(jiǎn)單。數(shù)模轉(zhuǎn)換采用12位AD轉(zhuǎn)換芯片TLC2543，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，送處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器放大增益為20，可實(shí)現(xiàn)-100℃到+100℃的準(zhǔn)確測(cè)量，完全滿足實(shí)際使用要求。三相線表面溫度測(cè)量原理設(shè)計(jì)圖如圖2所示。