CN105758541A - 一种中高压开关柜温度在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及开关柜监控领域。本发明公开了一种中高压开关柜温度在线监测装置，包括测温主机、远程监控端、报警模块和传感器节点，所述传感器节点监测开关柜内待测量点的温度并将传感信号无线传输给测温主机，所述测温主机对传感信号进行处理转换成温度值，并与预设值进行比较，当出现超温时，输出报警信号给报警模块进行报警，同时，通过有线通信将温度值及故障信息传输给远程监控端以进行远程监控。本发明可以实现对中高压开关柜温度进行在线监测，以对中高压开关柜温度进行实时监控，防止由于温度过高造成供电事故，减少事故造成的损失，且功耗低，安装方便，扩展性好，成本低，此外，还可以大量减少巡检人员的工作量，降低潜在的人身危险。
Description
技术领域
本发明属于开关柜监控领域，具体地涉及一种中高压开关柜温度在线监测装置。
背景技术
为保障电力设备的安全生产和提高设备运行的可靠性，需要对开关柜的过热部位进行温度在线监测，做到温度越限报警。目前国内的众多发电公司、电力公司均不同程度地出现了变电站开关柜、封闭母线、隔离开关、电缆头等设备由于绝缘老化或接触不良而造成温度异常变化，进而引发供电事故。由于这些设备是高压带电设备且有些设备的发热点处于内部不便检测，为解决该问题，传统主要使用热像仪或点温仪对设备进行定期巡检，而热像仪只能检测当时的情况，不能实现在线监测，更不能预浏未来的情况并及时报警；此外，在巡检过程中巡检人员的责任心、巡检时间间隔等也是一个比较突出的问题。这样造成很多设备缺陷不能被及时发现，往往等到缺陷扩大造成设备损伤时才发现，此外，由于开关柜具有高压且大多数放置在野外较偏僻的地方，巡检人员巡检过程中可能会遇到人身危险。
现在也有一些在线监测装置，如公开专利：CN105092083A，虽然可以实现在线监测，但由于其是使用有线方式进行数据传输，安装布线麻烦，扩展性差，功耗大，且线路可能对开关柜的电气设备造成影响，安全度低。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种可以对中高压开关柜温度进行在线监测，功耗低，安装方便，扩展性好，成本低，可以大量减少巡检人员的工作量，降低潜在的人身危险的中高压开关柜温度在线监测装置。
为此，本发明公开了一种中高压开关柜温度在线监测装置，包括测温主机、远程监控端、报警模块和传感器节点，所述测温主机设有第二无线模块，所述传感器节点设置在开关柜内，所述传感器节点包括温度传感器、第一无线模块、单片机和供电单元，所述供电单元为温度传感器、无线模块和单片机供电，所述温度传感器检测开关柜内待测量点的温度并将传感信号传输给单片机，所述单片机通过第一无线模块与第二无线模块进行无线通信，将接收到的传感信号传输给测温主机，所述测温主机对传感信号进行处理转换成温度值，并与预设值进行比较，当出现超温时，输出报警信号给报警模块进行报警，同时，通过有线通信将温度值及故障信息传输给远程监控端以进行远程监控。
进一步的，还包括显示器，所述显示器与测温主机连接。
进一步的，所述单片机的型号为MSP430G2553。
进一步的，所述单片机设有A/D模块，所述单片机通过A/D模块对供电单元的电压进行监测。
进一步的，所述第一无线模块为nRF24L01无线收发芯片。
进一步的，所述第二无线模块为nRF24L01无线收发芯片。
进一步的，所述温度传感器的型号为DS18B20。
进一步的，所述报警模块包括蜂鸣器和LED灯。
本发明的有益技术效果：
本发明可以实现对中高压开关柜温度进行在线监测，以对中高压开关柜温度进行实时监控，防止由于温度过高造成供电事故，减少事故造成的损失，且功耗低，安装方便，扩展性好，成本低，此外，还可以大量减少巡检人员的工作量，降低潜在的人身危险。
附图说明
图1为本发明实施例的结构框图；
图2为本发明实施例的主机与从机通讯示意图；
图3为本发明实施例的传感器节点的工作流程图；
图4为本发明实施例的数据采集流程图；
图5为本发明实施例的中断服务流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，一种中高压开关柜温度在线监测装置，包括测温主机2、远程监控端5、报警模块3、显示模块4和传感器节点，所述测温主机设有第二无线模块21，所述传感器节点设置在中高压开关柜内，数量可以根据实际需要测量点的数量来定，传感器节点包括温度传感器13、第一无线模块12、单片机11和供电单元14，本实施例中，单片机11采用低功耗单片机，型号为MSP430G2553，运行模式下功耗为220μA，休眠模式下功耗仅为0.5μA，MSP430G2553单片机11主要有16KBFLASH，512KBRAM等高性能模块，还有8路10位ADC，2个16位定时器、看门狗定时器，以及16个可编程I/O引脚内嵌UART、SPI、IIC接口，温度传感器13采用美国DALLAS公司的DS18B20型温度传感器，跟单片机11只需要一个I/O连接便能双向通讯，支持-55～125℃的测量范围，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高等优点。第一无线传输模块12和第二无线传输模块21采用廉价的nRF24L01型无线收发芯片，跟单片机11通过SPI接口进行通讯，编程简单，使用方便。
供电单元14为温度传感器13、第一无线模块12和单片机11供电，所述温度传感器13安装在开关柜内的隔离开关刀口、触头、母线搭接处、电缆接头等需测温处进行温度检测并将传感信号传输给单片机11，所述单片机11通过第一无线模块12与第二无线模块21进行无线通信，将接收到的传感信号传输给测温主机2，测温主机2对传感信号进行处理转换成温度值，并与预设值进行比较，当出现温度异常时，如：触点温度超过一定环境温度或触点温升在一定时间内超过一定温度，则输出报警信号给报警模块3进行报警，报警模块3包括括蜂鸣器和LED灯，当接收到报警信号时，蜂鸣器蜂鸣，LED灯闪烁以提醒巡检人员开关柜温度出现异常，需及时进行处理，同时，通过有线通信如RS485总线将温度值及故障信息传输给远程监控端5(如PC机或PLC)进行显示，以便巡检人员进行查看，巡检人员还可以通过远程监控端5修改设定值进行远程控制，测温主机2还连接有显示模块4，本实施例中，显示模块4为触摸屏，巡检人员可以通过触摸屏查询温度值和报警信息。
传感器节点采用3.3V供电，工作状态有2个，状态1:只有单片机11在工作,；状态2:温度传感器13接收到测温主机2的命令对温度进行采集，温度传感器13和第一无线模块12都在工作。分别对6个传感器节点2个状态下的功耗进行多次测量，测得的平均功耗见表1。
表1传感器节点功耗测量结果
从表1可知看出，传感器节点的功耗很低。
本发明使用价格低廉的nRF24L01无线模块组成无线传感器网络，nRF24L01无线收发芯片采用一对多模式，有6个从机(第一无线模块)和1个主机(第二无线模块)，从机和跟主机之间能够双向通讯，而且能够自动应答，nRF24L01无线收发芯片的功耗也相当低，当工作在发射模式下，电流消耗为11.3mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低，数据包每次可以传输1～32Byte的数据，通讯速率最高可达8Mbit/s，适合于各种单片机连接，适合于本发明。
nRF24L01无线收发芯片只有地址相同的通道才可以相互通讯，但所有nRF24L01无线收发芯片的通道1～5只能接收数据而不能发送数据，只有通道0可以双向发送数据，这也是为何通道0的地址是40位可以任意改写，而其他通道前32位要相对固定的原因。将接收方的接收通道地址是和发送方的通道0地址设成一样，接收通道接收到属于自己的数据后，就会以自己的地址作为应答讯号的接收地址，自动发送应答讯号给对方的通道0。在本发明中，当主机向从机发送数据时，通过改写通道0的地址使其与要接收数据的从机的通道0址相同，才能成功发送数据并接受应答讯号；当主机向从机接收数据时，主机通道0～5的地址分别对应于从机1～6的通道0地址，才能成功接收数据并发送应答讯号。主机与从机通讯示意图如图2所示。
传感器节点每隔1h会接收到测温主机2发来的命令，对温度进行采集并通过第一无线模块12发送给测温主机2。传感器节点的功耗主要是第一无线模块12，而第一无线模块12平时都处于待机模式，功耗极低，这样就保证了传感器节点采用电池供电也能长时间工作。另外，单片机11的A/D模块还能对供电单元14的电压进行监测，当电压过低时，传感器节点将向测温主机2发出报警信息并停止工作。传感器节点的工作流程图如图3所示。
本实施例中，数据采集系统与数据监测管理系统除通信对象和数据处理方式不同以外,其他功能基本相同。主程序每秒循环一次，将接收的温度传感器13的传感信号加以处理,如温度正常则继续循环，如有异常则弹出报警画面并闪动示警；同时以中断方式与上下层网络通信。程序流程如图4和5所示。报警有两种模式：①触点温度超过一定环境温度；②触点温升在一定时间内超过一定温度。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：包括测温主机、远程监控端、报警模块和传感器节点，所述测温主机设有第二无线模块，所述传感器节点设置在开关柜内，所述传感器节点包括温度传感器、第一无线模块、单片机和供电单元，所述供电单元为温度传感器、无线模块和单片机供电，所述温度传感器检测开关柜内待测量点的温度并将传感信号传输给单片机，所述单片机通过第一无线模块与第二无线模块进行无线通信，将接收到的传感信号传输给测温主机，所述测温主机对传感信号进行处理转换成温度值，并与预设值进行比较，当出现温度异常时，输出报警信号给报警模块进行报警，同时，通过有线通信将温度值及故障信息传输给远程监控端以进行远程监控。
2.根据权利要求1所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：还包括显示器，所述显示器与测温主机连接。
3.根据权利要求1所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述单片机的型号为MSP430G2553。
4.根据权利要求3所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述单片机设有A/D模块，所述单片机通过A/D模块对供电单元的电压进行监测。
5.根据权利要求1所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述第一无线模块为nRF24L01无线收发芯片。
6.根据权利要求1或5所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述第二无线模块为nRF24L01无线收发芯片。
7.根据权利要求1所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述温度传感器的型号为DS18B20。
8.根据权利要求1所述的中高压开关柜温度在线监测装置，其特征在于：所述报警模块包括蜂鸣器和LED灯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160713 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |