CN104344901A - 变电站高压开关柜温度监测预警系统 - Google Patents

Abstract

变电站高压开关柜温度监测预警系统，由无线测温终端、当地数据接收单元和显示单元、工业485集线器、信号处理器、后台远程管理上位机及软件构成，无线测温终端为多个；安装在变电站高压开关柜开关触点和母线连接等容易发生温升超标的部位，负责温度采集和将采集的数据无线发送至数据接收显示单元；当地数据接收单元和显示单元用于现场温度显示、定值设定，将所采集的信息汇总、显示并判断，通过485工业集线器传至后台上位机；上位机软件安装于后台计算机，可实现温度在线监测及预警报警、曲线观测及分析、参数设置、报表生成及打印、历史记录查询等功能。温度采集数据的可靠性和准确性更加精确，信号抗干扰隔离性能好。

Description

变电站高压开关柜温度监测预警系统

技术领域

本发明涉及一种对于高压开关柜开关触点和母线连接等容易发生温升超标的部位进行无线温度采集的设备及监测预警系统。

背景技术

目前，电力系统正向着大电网高可靠性、高自动化水平的方向迅猛发展。对电网运行自动化、智能化的监控水平已成为国内外高度重视的关键问题。随着社会用电量的日益增加，承载着大负荷输送任务的高压电气设备如变压器、互感器、高压开关柜、室外刀闸等电力负载也在迅速增加。电网中众多高压电气设备本身、设备之间的联接点是电力输送最薄弱环节，这个薄弱环节的实质问题就是联接点发热。随着负荷的增大，导致联接点发热并形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化、电阻增大、再度升温直至酿成事故。因此，电力系统不惜人力、财力，采取多种措施监测高压联接点的温升。据国家电力安全事故通报统计，我国每年仅发生在电站的电力事故，40％是由高压电气设备过热所致。因此监测高压设备联接点温升是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。

目前，高压带电设备采用的无线温度采集技术很普遍，装置由无线数字温度传感器、无线温度接收装置，通过485总线传输至上位机。由于传感器工作在高温、强电场和强磁场环境下，工作的可靠性和信号处理的准确性还需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站高压开关柜温度监测预警系统，在无线温度测量中引入了信号处理器，使得在高温、强电场和强磁场环境下，温度采集数据的可靠性和准确性更加精确，便于实现更进一步的远程监测和控制功能；信号抗干扰隔离性能好。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

变电站高压开关柜温度监测预警系统，由无线测温终端、当地数据接收单元和显示单元、工业485集线器、信号处理器、后台远程管理上位机及软件构成，其中：

无线测温终端为多个；安装在变电站高压开关柜开关触点和母线连接等容易发生温升超标的部位，负责温度采集和将采集的数据无线发送至数据接收显示单元；

当地数据接收单元和显示单元用于现场温度显示、定值设定，将所采集的信息汇总、显示并判断，通过485工业集线器传至后台上位机；

工业485集线器负责联络当地数据接收显示单元和上位机，将多台数据接收显示单元的信息汇集通过Profibus-DP总线传输至后台上位机；

信号处理器具有强大的信号隔离功能，由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑，信号接入单元依次与信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑顺序相连，信号接入单元、信号变换单元和隔离放大单元的选通信号均来自嵌入式微电脑，嵌入式微电脑根据上位机指令监控信号采集的工作；

后台远程智能管理上位机负责收集汇总其下挂的数据接收显示单元的温度信息智能处理，并且负责接收和处理更高层次的数据请求；

上位机软件安装于后台计算机，可实现温度在线监测及预警报警、曲线观测及分析、参数设置、报表生成及打印、历史记录查询等功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在无线温度测量中引入了信号处理器，使得在高温、强电场和强磁场环境下，温度采集数据的可靠性和准确性更加精确，便于实现更进一步的远程监测和控制功能；信号抗干扰隔离性能好。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是无线测温终端的结构图。

图3是无线数据接收模块的结构图。

图4是信号处理器的结构图。

图5是信号接入单元结构图。

图6是信号变换单元结构图。

图7是隔离放大单元结构图。

图8是嵌入式微电脑结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步详细描述。

见图1，变电站高压开关柜温度监测预警系统，由无线测温终端、当地数据接收显示单元、工业485集线器、信号处理器、后台远程管理上位机及软件构成。

见图2，无线测温终端为多个，为安装在变电站高压开关柜开关触点和母线连接等容易发生温升超标的部位，由安装在多个测温点的负责温度采集的无线温度传感器、STM32F407ZGT6单片机一、无线通信模块构成，由锂电池供电，将采集的温度数据无线发送至当地数据接收单元。

见图3，当地数据接收单元和显示单元用于现场温度显示、定值设定，将所采集的信息汇总、显示并判断，通过485工业集线器传至后台上位机；包括数据采集单元、STM32F407ZGT6单片机二、无线通信模块、供电模块；单片机二连接有温湿度传感器、继电器、LED显示器。

本发明采用先进的数字感温电子元件与无线传输方式相结合。将温度传感器紧贴到高压设备、母线或电缆接点、断路器触头等位置，安装快捷方便，直接测量温度。利用2.4G的zigbee射频无线传输技术传递温度信息，实现了传感器和被测点等电位，安全可靠。传感器由高能锂电池供电，正常工况寿命长达5年。监测仪配有LED液晶液晶显示器实时显示所有被测点温度，超温告警时有常开和常闭两组信号节点输出。装置具有标准RS485串行通信口，可直接与上位计算机相联组成本地温度监测网络。还可以通过局域网或GPRS移动通信网将所有数据上传监控中心，组成大范围的远方温度监测网络。并提供上位机接收、存储、打印、数据分析程序软件。

见图4，信号处理器具有强大的信号隔离功能，由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑，信号接入单元依次与信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑顺序相连，信号接入单元、信号变换单元和隔离放大单元的选通信号均来自嵌入式微电脑，嵌入式微电脑根据上位机指令监控信号采集的工作。

见图5，信号接入单元由三个CD4051或CC4051单8通道数字控制模拟电子开关组成。信号接入单元对应A1、A2、A3三个输出端分别输出，哪一路信号输出由片选信号QH和选通信号D2、D1、D0确定。

见图6，信号变换单元内包括电阻R1～R11,阻抗变换器GS1～GS6，电子开关S1～S7，输入基准电压Vuot和电子开关的选通信号D2、D1、D0，变换好的信号由B1、B2、B3三个输出端分别输出。

见图7，隔离放大单元是由电容隔离开关U1和可编程放大器U2和电阻网络U3组成，GL为电容开关式隔离选通信号、D0为电容开关控制信号、放大选控信号均来自嵌入式微电脑；这种电容开关式隔离，具有高可靠隔离特性，可编程放大器，线性好，依据信号自动选定量程，尤其能保证微弱数据信号放大不失真。

见图8，嵌入式微电脑基于DSP(如TMS320C54X)技术设计，设有A/D转换单元U4、基准电压源Vout、存储器U7。为了消除环境温度对热电耦测量精度产生的影响，嵌入式微电脑U5连接一个DS18B20数字温度传感器；DSP控制器与无线通信模块U6连接，无线通信模块U6采用无线信号(如GPRS\GSM)实现与监控主机的通信。

后台远程智能管理上位机负责收集汇总其下挂的数据接收显示单元的温度信息智能处理，并且负责接收和处理更高层次的数据请求。

上位机软件安装于后台计算机，可实现温度在线监测及预警报警、曲线观测及分析、参数设置、报表生成及打印、历史记录查询等功能。

主要技术参数：

(1)安装地点：户内外(户外采用户外型温度传感器)

(2)环境温度：－25℃—+70℃

(3)海拔高度：≤1000m

(4)风压：不超过700Pa(风速不大于35m/s)

(5)环境相对湿度：日平均值不大于95％月平均值不大于90％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.变电站高压开关柜温度监测预警系统，其特征在于，由无线测温终端、当地数据接收单元和显示单元、工业485集线器、信号处理器、后台远程管理上位机及软件构成，其中：

无线测温终端为多个；安装在变电站高压开关柜开关触点和母线连接等容易发生温升超标的部位，负责温度采集和将采集的数据无线发送至数据接收显示单元；

当地数据接收单元和显示单元用于现场温度显示、定值设定，将所采集的信息汇总、显示并判断，通过485工业集线器传至后台上位机；

工业485集线器负责联络当地数据接收显示单元和上位机，将多台数据接收显示单元的信息汇集通过Profibus-DP总线传输至后台上位机；

信号处理器具有强大的信号隔离功能，由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑，信号接入单元依次与信号变换单元、隔离放大单元和嵌入式微电脑顺序相连，信号接入单元、信号变换单元和隔离放大单元的选通信号均来自嵌入式微电脑，嵌入式微电脑根据上位机指令监控信号采集的工作；

后台远程智能管理上位机负责收集汇总其下挂的数据接收显示单元的温度信息智能处理，并且负责接收和处理更高层次的数据请求；

上位机软件安装于后台计算机，可实现温度在线监测及预警报警、曲线观测及分析、参数设置、报表生成及打印、历史记录查询等功能。