电气设备温度在线监测系统的设计

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电气设备的热故障次数居电力系统 中各类故障之首.常见于导电回路的连接点。对电气设备进行在线监测 .当温升超过允许值时.发出报警信号及时提醒有关人员采取措施 .避免事故的发生 .对保障电力系统安全稳定运行具有十分重要的意义。

电气设备温度监测的方式主要有点式测温仪、热像仪 、红外温度检测、光纤有线温度检测及无线温度监测等 点式测温仪和热像仪测温方式需要巡检人员在规定时间内、对规定点进行瞬时测量，此方式不能同时测量多点的实时温度 .另外还存在人为误差 ：红外线温度检测设备成本高 .而且容易受到阳光或其他热源的干扰而出现误差：光纤温度检测是通过光纤对温度信号进行有线监测 。对于组合开关柜不容易布线。

无线温度监测是近年来随着无线传感器技术发展而得到广泛应用的测温技术.不需布线.同时可以实现多点实时在线监测 ZigBee无线网络具有低成本、短时延 、免执照频段、高安全 、组网能力强、低功耗等优点[ ]。

1监测系统结构组成电气设备的温度在线监测系统 由ZigBee节点组成的无线采集网络和远方监控管理系统组成。ZigBee无线采集网络包括安装在变电所内的协调器节点和分散布置于监测点的无线测温节点。ZigBee无线测温作者简介：杨景山(1981-)，运行部主管，工程师，从事汽机专业的生产技术、行政管理 工作 。

收稿 日期 ：2013-08-12节点负责根据远方监控管理系统 的指令采集温度数据 ：网络中的协调器节点作为网络的网关.负责网络的发起 .并对 网络 中其他节点采集到的数据进行收集 .无线采集网络最终通过多跳的方式实现数据的采集和传输 协调器节点可以通过串行通信端口与上位机相连接.将接收数据发送至上位机.上位机的监控管理系统将接收到的数据进行存储和显示 .并通过向协调器节点发送指令对整个 网络工作状态进行控制系统总体结构如图 1所示《审 所- 芝 ：Y无线测温节点图1 系统总体结构2节点硬件设计系统中各节点硬件结构主要包括数据处理拈、无线收发拈、电源拈、在线编程调试拈以及按键、LED等外围设备 无线测温节点在此基础上增加了数据采集拈以及温度传感器。协调器节点增加了RS-232串口电路与上位机通信≮点硬件结构如图2所示2.1无线收发芯片选择选择理想的无线收发芯片既能降低开发难度 、缩自动化应用 2013 9期 60传 感 检 测 机 物 联 网 温度传感器图2 节点硬件结构短开发周期.又可以减歇发成本 结合系统的设计要求.采用 TI公司推出的嵌入式 ZigBee应用片上系统 CC2430来实现设计CC2430支持并内置了2.4GHz的ZigBee协议栈。

其内部集成了 CC2420无线收发器、增强工业标准的8051 MCU、128KB Flash、8KB SRAM等高性能拈CC2430芯片基于 Chipcon公司的SmartRF技术平台。

电流损耗分别低于 27mA和 25mA CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性使它非常适合那些对电池寿命要求较高的应用2.2温度传感器选择温度传感器 的选择主要是考虑与处理器连接的方便性 、测量量程以及传感器尺寸等 DS18B20数字温度传感器的测量范围为-55～125℃.增量值为 0。

5C.可在 750ms内把温度变换成数字 指示器件的温度信息经过单线接口送入 DS18B20或从 DS18B20送出 .因此 从主机 CPU到 DS18B20仅需- 条线DS18B20的电源可以由数据线本身提供 .而不需要外部电源 .使用 DS18B20可以节省系统资源 .使系统结构更趋简单 、可靠性更高 、更节能.更适用于温度缓变场所的长时间温度监测2-3电源拈设计中无线测温节点采用5 V电池供电.并提供了标准直流供电接口 协调器节点采用直流电源进行连续供电3系统软件设计3.1无线测温节点程序实现DSI8B20内部 RAM由 9个字节的高速缓存器和EROM组成.前 2个字节即为温度数据 通过复位指令 、ROM 和 RAM 功能命令 ，系统 即可完成对指定DS18B20温度数据的采集和读取.所有读写操作都是通 过 与 CC2430的 I/0 口连 接 的 DQ引 脚 完 成 。

6 1 1nn，.chinacaaa.com 自动化应用图 3 读取温度流程图3.2监测系统界面设计在线监测系统的上位机监控界面是整个系统的重要组成部分.监控界面向操作人员提供简单、友好的操作界面.只需经过简单的操作 .就可以实现对整个系统的监控管理 .并通过数据库系统查询历史数据.进行数据汇总等工作 采用 Visual Basic.NET作为开发工具。

结合Access 2000数据库进行监控界面的开发l 8设计的监控界面按结构分为主界面和查询界面：按功能分为串口通信功能和数据库的连接与访问功能 图 4为整个监控界面的结构图f- 再西 1蓥1 f茎]f曩蚕串口/l查询按钮查询 界面图 4 监控界面结构图3.3热故障判断及报警电力设备在发热正常时将各测量点的温度值以及时间进行存储 .在实时判断时 .将温度的历史数据进行平均.然后和实测值进行对比 如果温度差超过20℃.认为是疑似故障点 .再进行-段时间的测量决定是否要进行处理 ：如果温度差超过 50℃，认为是严重缺陷点.应该立即去现厨行确认并作出相应的处理措施 另外，每种设备有自己的工作温度上限，如果超过，也会发生警告.对于该警告应看时间持续长短.过长应该立即去现厨行确认并作出相应的处理措施4系统整体测试将无线测温节点安装于配电柜的母线排上进行试验验证 系统启动.协调器节点组网成功后.通过监控界面向多个无线测温节点发送温度采集指令 收到指令后无线测温节点的指示灯闪烁.并开始传输采集到的温度值 通过监控界面的数据区.可以看到采集到的温度数据 图5所示为监控主界面显示的温度值。

点击查询按钮 .在查询界面可以查询不同节点在某-时间段内的历史数据。如图 6所示。