高壓電力無線測(cè)溫系統(tǒng)研究與方案設(shè)計(jì)

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(huì)導(dǎo)致故障點(diǎn)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(dòng)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(yùn)行狀態(tài)和許多物理特征的變化，工業(yè)設(shè)備運(yùn)行異?；蚬收贤ǔ１憩F(xiàn)出溫度的異常變化。因此工業(yè)設(shè)備運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)是設(shè)備安全監(jiān)控最為有效、最為經(jīng)濟(jì)的手段，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)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(yùn)行水平受到一定限制，雖然我們?cè)眉t外測(cè)溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、傳統(tǒng)的點(diǎn)式測(cè)溫系統(tǒng)希望解決上述問題，但都無法實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘連接點(diǎn)和觸頭的測(cè)溫，對(duì)全封閉式金屬鎧裝柜更是無能為力，高壓無線測(cè)溫系統(tǒng)徹底地解決了這一疑難雜癥，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)一次運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，通過對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)，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(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(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)

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

1.無線測(cè)溫采集器

無線測(cè)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(jìn)的傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、數(shù)字識(shí)別技術(shù)、抗電磁干擾技術(shù)等設(shè)計(jì)，可對(duì)多種惡劣環(huán)境條件下的溫度進(jìn)行測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警?？筛鶕?jù)開關(guān)柜或變電站內(nèi)需要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)來配置無線測(cè)溫采集器的數(shù)量，柜內(nèi)一般為3、6、9、12個(gè)點(diǎn)。

2.無線測(cè)溫匯集終端

無線測(cè)溫匯集終端可以接收多個(gè)無線測(cè)溫采集器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)，匯集終端輸出告警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)采取措施，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。無線測(cè)溫匯集終端還可帶RS485通訊功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理。

3.無線測(cè)溫監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)對(duì)各匯集終端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，顯示到指定的測(cè)溫點(diǎn)位置。監(jiān)控軟件可以存儲(chǔ)各測(cè)溫點(diǎn)的歷史溫度數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊設(shè)置，可以查看日溫度、月溫度、相間溫度對(duì)比等曲線圖。

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

當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的溫度≥60℃時(shí)，屏幕顯示“溫度超高報(bào)警”并閃爍，提示XXX監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)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(shù)字傳感器DS18B20

1)全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出;

2)先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信;

3)12位分辨率，精度可達(dá)±0.5℃;

4)檢測(cè)溫度范圍為-55℃~+125℃;

5)內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能;

6)64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。

四、現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)行圖

五、結(jié)語

本文對(duì)高壓電力設(shè)備開關(guān)接點(diǎn)的無線測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了歸納總結(jié)，并列舉了一些典型應(yīng)用實(shí)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(yùn)行穩(wěn)定可靠，獲得了用戶的贊許，為大面積的推廣打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為電力系統(tǒng)向智能化過渡做出其貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

【1】MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)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(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【3】MSP430F123.pdf