高壓電力無線測溫系統(tǒng)研究與方案設(shè)計

電力系統(tǒng)的一次電氣設(shè)備一般由斷路器、變壓器、電纜、母線、開關(guān)柜等電氣設(shè)備組成。其相互之間由母線、引線、電纜等連接,由于電流流過產(chǎn)生熱量，所以幾乎所有的電氣故障都會導(dǎo)致故障點溫度的變化。例如在發(fā)電廠中電纜接頭、電纜中間連接處、高壓電纜的局部放電、高壓開關(guān)柜的動靜觸頭及其他連接處等高壓位置過熱是大型事故的征兆，也是電廠事故多發(fā)的重災(zāi)區(qū)。

一、監(jiān)控的意義和必要性

現(xiàn)代工業(yè)中，工作溫度的升降反映了設(shè)備運行狀態(tài)和許多物理特征的變化，工業(yè)設(shè)備運行異常或故障通常表現(xiàn)出溫度的異常變化。因此工業(yè)設(shè)備運行溫度監(jiān)測是設(shè)備安全監(jiān)控最為有效、最為經(jīng)濟的手段，對設(shè)備的安全運行具有重大意義。多年來由于技術(shù)水平的限制使電力系統(tǒng)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(tǒng)的點式測溫系統(tǒng)希望解決上述問題，但都無法實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘連接點和觸頭的測溫，對全封閉式金屬鎧裝柜更是無能為力，高壓無線測溫系統(tǒng)徹底地解決了這一疑難雜癥，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)一次運行設(shè)備的實時在線監(jiān)測，通過對設(shè)備實時數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測，防止事故的發(fā)生，真正地做到了防患于未然。其次也為今后實現(xiàn)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(tǒng)實現(xiàn)方案設(shè)計

為解決以上問題，我公司研發(fā)設(shè)計了ZR-WL2000高壓電力無線測溫系統(tǒng)。系統(tǒng)由ZR-WLT200無線測溫采集器，ZR-WLR200無線測溫匯集終端和ZR-WLS200無 線測溫監(jiān)控軟件組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖一所示：

1.無線測溫采集器

無線測溫采集器由溫度采集和溫度無線發(fā)射兩部分組成，采用低功耗CPU技術(shù)，先進的傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)、自動化控制技術(shù)、數(shù)字識別技術(shù)、抗電磁干擾技術(shù)等設(shè)計，可對多種惡劣環(huán)境條件下的溫度進行測量，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化在線監(jiān)測和預(yù)警?？筛鶕?jù)開關(guān)柜或變電站內(nèi)需要測量的點數(shù)來配置無線測溫采集器的數(shù)量，柜內(nèi)一般為3、6、9、12個點。

2.無線測溫匯集終端

無線測溫匯集終端可以接收多個無線測溫采集器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進行顯示、記錄和保存。當(dāng)接收到的溫度超過預(yù)設(shè)告警值時，匯集終端輸出告警信號，提醒工作人員及時采取措施，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行。無線測溫匯集終端還可帶RS485通訊功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化管理。

3.無線測溫監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件實時對各匯集終端進行監(jiān)測，并將接收到的溫度數(shù)據(jù)進行整理，顯示到指定的測溫點位置。監(jiān)控軟件可以存儲各測溫點的歷史溫度數(shù)據(jù)，點擊設(shè)置，可以查看日溫度、月溫度、相間溫度對比等曲線圖。

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到的溫度≥48℃時，屏幕顯示“溫度高預(yù)警”并閃爍，提示XXX監(jiān)測點的溫度升高，加強監(jiān)視。告警界面如圖二所示：

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到的溫度≥60℃時，屏幕顯示“溫度超高報警”并閃爍，提示XXX監(jiān)測點的溫度超高，應(yīng)減負(fù)荷或停電檢修。告警界面如圖三所示：

三、系統(tǒng)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(biāo)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)從待機模式喚醒時間：6μs;

5)16位精簡指令集，125ns指令周期。

2.高可靠性數(shù)字傳感器DS18B20

1)全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出;

2)先進的單總線數(shù)據(jù)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(nèi)置EEPROM，限溫報警功能;

6)64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。

四、現(xiàn)場安裝及運行圖

五、結(jié)語

本文對高壓電力設(shè)備開關(guān)接點的無線測溫系統(tǒng)設(shè)計進行了歸納總結(jié)，并列舉了一些典型應(yīng)用實例，本系統(tǒng)已在遼寧、山東、山西、云南、新疆等地區(qū)的電力、冶金、化工、水泥、鋼鐵等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，運行穩(wěn)定可靠，獲得了用戶的贊許，為大面積的推廣打下堅實基礎(chǔ)，也為電力系統(tǒng)向智能化過渡做出其貢獻。

參考文獻：

【1】MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐 沈建華 楊艷琴 編著

北京航空航天大學(xué)出版社 2008

【2】基于CC2430和DS18B20的無線測溫系統(tǒng)設(shè)計

【3】MSP430F123.pdf