摘要：為了滿足高壓開關(guān)柜需要實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的需要，采用STM32F103作為主控芯片，采用NRF24L01無線模塊和RS485通信接口傳輸、接收和存儲溫度數(shù)據(jù)。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)更好地實(shí)現(xiàn)了溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測.

關(guān)鍵字：高壓開關(guān)柜；無線模塊；RS485通訊

引言

在電力系統(tǒng)中，高壓開關(guān)柜結(jié)合斷路器、變壓器和相關(guān)控制電器和輔助設(shè)備，將其關(guān)閉在金屬柜中，以接受和分配供電系統(tǒng)的電能。但是，當(dāng)電路中的電流過大時(shí)，這種封閉式結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致熱量集結(jié)，溫升加劇。如果沒有有效的散熱，長期在這種環(huán)境下運(yùn)行，會導(dǎo)致溫升報(bào)警、跳閘停電等事故，造成電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約有40%的電力事故是由開關(guān)設(shè)備溫升異常引起的。因此，有必要采取措施監(jiān)測高壓開關(guān)柜的溫度。目前，人工紅外測溫在常用的測溫方法中是有限的，示溫蠟片不能及時(shí)跟蹤溫度。另外，開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境惡劣，測溫系統(tǒng)需要克服大電流、強(qiáng)磁場等環(huán)境干擾。針對現(xiàn)有溫度測量方法的缺陷，設(shè)計(jì)了高壓開關(guān)柜無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)設(shè)備溫升檢測的實(shí)時(shí)性和有效性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常部位，有效避免事故發(fā)生。

1系統(tǒng)概述

通常，溫度收集器安裝在需要測量高壓開關(guān)柜溫度的節(jié)點(diǎn)上，包括開斷節(jié)點(diǎn)、母線觸點(diǎn)和觸點(diǎn)。一個(gè)測量集群由6~12個(gè)溫度收集器組成。每個(gè)測量集群采用低功耗、高傳輸速度的NRF24L01無線傳輸模塊，通過RS485通信接口將收集到的節(jié)點(diǎn)溫度傳輸?shù)絻x表控制終端，并上傳到上位機(jī)。因此，高壓開關(guān)柜的無線測溫系統(tǒng)主要由溫度傳感器、NRF24L01無線通信、RS485通信等溫度收集模塊和儀表控制終端組成。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1溫度測量模塊

溫度傳感器采用DS18B20，測量溫度范圍從-20℃到120℃，監(jiān)測到的溫度值通過主控制器傳輸?shù)絅RF24L01無線通信模塊。.DS18B20的接口電路如圖2所示。這部分MCU的主要功能是溫度采集和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)量小，程序內(nèi)容簡單。因此，選擇STM8L051F3P6單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和傳輸控制。

2.2無線收發(fā)模塊

當(dāng)前，短距離無線通信技術(shù)主要包括藍(lán)牙，ZigBee、Wi-Fi、CC1101和NRF24L01。無線模塊采用Nordic公司的NRF24L01芯片設(shè)計(jì)，考慮到高壓開關(guān)柜高壓、大電流、強(qiáng)磁場等特殊運(yùn)行環(huán)境，以及控制模塊的低功耗、低成本、小型化等技術(shù)要求。如圖3所示，STM8單片機(jī)和NRF24L01無線模塊接口電路通過SPI接口進(jìn)行雙向通信。

3安科瑞溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案解決方案

3.1概述

電氣觸點(diǎn)在線溫度測量裝置適用于高低壓開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸點(diǎn)、刀閘開關(guān)、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測，防止觸點(diǎn)接觸電阻過大而發(fā)熱成為運(yùn)行過程中的安全隱患，提高設(shè)備安全保障，及時(shí)、持續(xù)、準(zhǔn)確地反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監(jiān)控系統(tǒng)直接通過RS485總線或以太網(wǎng)與間隔設(shè)備通信，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus。-RTU、Modbus-TCP和其他傳輸規(guī)則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統(tǒng)具有遙信、遙測、遙控、遙控、遙控、事件報(bào)警、曲線、棒圖、報(bào)告和用戶管理功能。它可以監(jiān)控?zé)o線溫度測量系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，防止嚴(yán)重故障。

3.2應(yīng)用場所

適用于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、鋼廠、化工、水泥、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、機(jī)場、電廠、煤礦等廠礦企業(yè)、變配電站等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.4系統(tǒng)功能

值班監(jiān)控室安裝測溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T，可遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)所有開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行溫度狀態(tài)。該系統(tǒng)具有以下主要功能：

溫度顯示；溫度曲線；運(yùn)行報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢

3.5系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)論

系統(tǒng)采用STM32F103作為控制核心，無線模塊采用NRF24L01芯片，主機(jī)與終端設(shè)備之間通信采用RS485接口MODBUSRTU協(xié)議。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測12路溫度數(shù)據(jù)，設(shè)置報(bào)警溫度限制、通信地址、波特率等參數(shù)，顯示并記錄最近12次高溫報(bào)警數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記。測試結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，提高了開關(guān)柜設(shè)備的安全性和可靠性。

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