基本信息
- 项目名称：
- 基于无线通信成套开关设备电连接处温度监测技术研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 开关柜是发电厂、变电站中的重要设备，其母线接触点温度的高低直接关系到电力系统的正常运行，传统的测温方式主要为肉眼观察蜡片变色、红外测温及光纤温度传感器测温，但这几种传统的测温方式无论是在测量精度还是在经济效益上都存在着一定缺陷，远远不能满足现代电力设备发展的需要。本文提出了一种基于ZigBee 无线通信技术的开关柜母线接触点温度监测系统设计方案，并论述了该系统方案的可行性。
- 详细介绍：
- 在系统设计上，主要采用融合了8051 内核的CC2430 射频单片机及具有“一线总线”方式的DS18B20 温度传感器搭建起硬件平台；并根据实际状况采用了星型网络拓扑结构，它主要由温度传感器节点(ZigBee 中RFD：精简功能设备)将采集来的温度数据上传至汇聚节点(ZigBee 中FFD：全功能设备)，FFD 节点将数据打包，然后通过有线方式(RS-232)传递给监控中心对传感器采集来的数据进行分析计算，实时的显示母线接触点温度信息和实现超温报警功能。使工作人员在监控中心就可以了解每台开关柜每个接触点的温升信息，实现了故障远程监测。此外，在传感器节点供电电源设计上，本文采取了自具电源，即在高压侧安装电流互感器(CT)直接从母线电流获取电能为传感器节点供电；从电流互感器得到的电能，再通过一系列的整流、降压、稳压等设备，使电能更加的适合传感器节点供电要求。这种电源设计方案成功的解决了设备在高压开关柜内取电难的问题，并成功的进行了高压设备与低压设备的电气隔离。
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撰写目的和基本思路
- 为解决开关柜中母线接触点由于松动、老化，造成局部升温从而对电力系统造成巨大损失。本文提出了一种基于ZigBee 无线通信技术的开关柜母线接触点温度监测系统设计方案。检测单元紧贴开关柜的电连接处，将连续的温度量转换成相应数字量，单片机的通用串行通信口与ZigBee模块进行通信，然后通过ZigBee模块的无线发射系统和接收系统与上位机进行通信，通过计算机的数据统计与监控功能从而实现温度监测。
科学性、先进性及独特之处
- 开关柜的特殊性在于母线处在一个高电压、强电流、强磁场的工作环境中。ZigBee技术由于以下的技术优点将非常适合应用于高压开关柜中： 1.ZigBee 技术工作在2.4GHz 频段，对于2.4GHz频段已经实验证明了其能在强磁场、高电压、大电流的工作环境中进行数据传输。 2.该技术具有功耗低方面的优势。 3.响应速度非常快。 4.容量高。 5.安全级别高。
应用价值和现实意义
- 开关柜是发电厂、变电站中的重要备。开关柜中的接触点和母线等连接处等部位的电阻由于长时间运行的将会增大，出现局部温升，造成熔断，影响电力系统的工作，甚至造成巨大损失。因此，实时在线监测开关柜内触点、母线连接处的工作温度，提前发现和排除热故障隐患，对电力系统的可靠运行具有非常重要的意义。 基于ZigBee的温度监测方式相比于传统的测温方式无论是在测量精度还是在经济效益上都存在着优势。
学术论文摘要
- 随着社会对电力要求的不断提高，对电力系统的供电可靠性提出了越来越高的要求。母线接触点温度的高低直接关系到电力系统的正常运行。因此对其温度进行实时、准确测量，以确保电力设备能够安全、可靠的运行。开关柜的特殊性就在于母线处在一个高电压、强电流、强磁场的工作环境中。由于测量环境以及测量方式等诸多不利因素的限制，传统的测温方式无论是在测量精度还是在经济效益上都存在着一定缺陷。本文提出了一种基于ZigBee 无线通信技术的开关柜母线接触点温度监测系统设计方案。详细论述了该方案的硬件设计与软件设计。在系统设计上，主要采用融合了8051 内核的CC2430 射频单片机及具有“一线总线”方式的DS18B20 温度传感器搭建起硬件平台；并根据实际状况采用了星型网络拓扑结构。它主要由温度传感器节点(将采集来的温度数据上传至汇聚节点，然后将数据打包，然后通过有线方式传递给监控中心对传感器采集来的数据进行分析计算，实时的显示母线接触点温度信息和实现超温报警功能。使工作人员在监控中心就可以了解每台开关柜每个接触点的温升信息，实现了故障远程监测。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外用于温度监测的方法有很多，如：（1）在测量点表面涂温敏材料，通过观察其颜色变化来大致确定温度范围，该方法准确度低、可靠性差，不能进行定量测量；（2）利用红外测温仪，测量范围0~200℃，准确度高，但需要使用红外光学器件，受天气及使用场合的限制；（3）采用光纤传感器提取发热点温度，光纤式测温技术的主要原理是利用光的某一性质(如强度、偏振、频率、相位等)受到被测量的调制后由光发送器经光纤传送，己调制的光经接收元件耦合到光接收器，使光信号变为电信号传至微处理器单元完成显示、控制等功能.此方法避免了高低电压转换，不受电磁场干扰，但是需要从被测点牵引信息传输光纤，光纤成本较高，设备昂贵，不能大范围的推广应用。
