摘要：為了滿足高壓開(kāi)關(guān)柜需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度的需要，采用STM32F103作為主控芯片，采用NRF24L01無(wú)線模塊和RS485通信接口傳輸、接收和存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)。測(cè)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(cè).

關(guān)鍵字：高壓開(kāi)關(guān)柜；無(wú)線模塊；RS485通訊

引言

在電力系統(tǒng)中，高壓開(kāi)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(guò)大時(shí)，這種封閉式結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致熱量集結(jié)，溫升加劇。如果沒(méi)有有效的散熱，長(zhǎng)期在這種環(huán)境下運(yùn)行，會(huì)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(kāi)關(guān)設(shè)備溫升異常引起的。因此，有必要采取措施監(jiān)測(cè)高壓開(kāi)關(guān)柜的溫度。目前，人工紅外測(cè)溫在常用的測(cè)溫方法中是有限的，示溫蠟片不能及時(shí)跟蹤溫度。另外，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)環(huán)境惡劣，測(cè)溫系統(tǒng)需要克服大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境干擾。針對(duì)現(xiàn)有溫度測(cè)量方法的缺陷，設(shè)計(jì)了高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備溫升檢測(cè)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(cè)量高壓開(kāi)關(guān)柜溫度的節(jié)點(diǎn)上，包括開(kāi)斷節(jié)點(diǎn)、母線觸點(diǎn)和觸點(diǎn)。一個(gè)測(cè)量集群由6~12個(gè)溫度收集器組成。每個(gè)測(cè)量集群采用低功耗、高傳輸速度的NRF24L01無(wú)線傳輸模塊，通過(guò)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(kāi)關(guān)柜的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)主要由溫度傳感器、NRF24L01無(wú)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(cè)量模塊

溫度傳感器采用DS18B20，測(cè)量溫度范圍從-20℃到120℃，監(jiān)測(cè)到的溫度值通過(guò)主控制器傳輸?shù)絅RF24L01無(wú)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(jiǎn)單。因此，選擇STM8L051F3P6單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸控制。

2.2無(wú)線收發(fā)模塊

當(dāng)前，短距離無(wú)線通信技術(shù)主要包括藍(lán)牙，ZigBee、Wi-Fi、CC1101和NRF24L01。無(wú)線模塊采用Nordic公司的NRF24L01芯片設(shè)計(jì)，考慮到高壓開(kāi)關(guān)柜高壓、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)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(wú)線模塊接口電路通過(guò)SPI接口進(jìn)行雙向通信。

3安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)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(cè)量裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、斷路器觸點(diǎn)、刀閘開(kāi)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(cè)，防止觸點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為運(yùn)行過(guò)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(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)直接通過(guò)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(guó)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(kāi)放性。該系統(tǒng)具有遙信、遙測(cè)、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(cè)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(chǎng)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(chǎng)、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(cè)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.4系統(tǒng)功能

值班監(jiān)控室安裝測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T，可遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)所有開(kāi)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(wú)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(cè)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(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性，提高了開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]郭源.電力高壓開(kāi)關(guān)柜無(wú)源無(wú)線測(cè)溫關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2018.

[2]章俊偉.基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在高壓開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫中的應(yīng)用研究［J］.傳感器世界，2014，20（7）：31-34.

[3]陳春.基于紅外測(cè)溫的低壓開(kāi)關(guān)柜一次接插件的溫度監(jiān)測(cè)研究［J］.機(jī)電信息，2017（33）：85-86.

[4]吳邵董，賞煒.高低壓開(kāi)關(guān)柜溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2019（10）：63-65，69.

[5]王萍.無(wú)線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)·自然科學(xué)，2022(3):35-38.

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版．