變電站溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

銅仁市松桃縣供電局　賀　平

變電站溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

銅仁市松桃縣供電局賀平

變電站中的高壓開關(guān)柜和各種接頭會隨著運行時間的增加而出現(xiàn)絕緣老化的現(xiàn)象，也可能會由于接觸的電阻過大而發(fā)熱發(fā)燙，從而導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生以及大面積的停電事故，造成人們的生命財產(chǎn)安全。因此對變電站進行溫度的實時監(jiān)測十分的重要，本文采用無線通信技術(shù)，對變電站溫度的采集、通信和處理進行了研究，設(shè)計了一套變電站設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)。

變電站；溫度測控系統(tǒng)；設(shè)計

1　引言

伴隨著時代和科技的發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)力度不斷加強，變電站越來越多的使用計算機、網(wǎng)絡(luò)、通信和電子監(jiān)控等高科技設(shè)備，這些設(shè)備要在一定的溫度下才可以正常運行，合適的溫度可以保證電力設(shè)備以及繼電保護裝置的穩(wěn)定運行，也可以有效的提高設(shè)備的使用性能。一般情況下，主控室以及計算機室的溫度要控制在

18～25℃之間，溫度變化率每小時不應(yīng)超過±5℃，繼保室的穩(wěn)定要控制在18～25℃之間，溫度變化率每小時不應(yīng)超過±5℃。

2　變電站的溫濕度測控系統(tǒng)的意義

變電站主要采取以下幾種方式來對變電站的溫度進行有效的控制：①人工控制模式。在變電站的現(xiàn)場放置溫度計，并由人工進行定時的查看，根據(jù)實際的溫度值，來進行溫度控制，比如開空調(diào)等方式。人工控制的方式會使得工作人員的工作強度十分大，不能在第一時間對溫度進行調(diào)整。②現(xiàn)場自動控制模式。在變電站內(nèi)布設(shè)自動控溫裝置，在溫度達到一定的閾值時，會促使相應(yīng)的繼電器動作，通過打開空調(diào)等裝置來調(diào)整溫度，該模式降低了工作人員的工作強度，同時可以快速的對溫度進行調(diào)整，但是這種模式不具有實時性，工作人員無法遠程查看溫度數(shù)據(jù)，如果裝置出現(xiàn)故障，也能夠也無法在第一時間發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)場自動控制模式無法對數(shù)據(jù)進行記錄，而且控制的方式比較落后，隨著我國的電力系統(tǒng)自動化的程度越來越高，電力系統(tǒng)裝備也得到了長足進步，可是變電站的溫度等因素的監(jiān)控還不夠到位，加強變電站溫度的實時監(jiān)控十分必要。

3　變電站設(shè)備溫度測控系統(tǒng)的總體方案及關(guān)鍵技術(shù)

3.1系統(tǒng)的總體方案設(shè)計

3.1.1系統(tǒng)的設(shè)計要求

根據(jù)變電站的的環(huán)境特點和具體功能，溫度測控系統(tǒng)要按照以下要求進行設(shè)計：

（1）中心節(jié)點和進行溫度采集的裝置的體積要小，以便將其安裝在電力設(shè)備中。

（2）裝置的成本要經(jīng)濟實惠，結(jié)構(gòu)盡可能的簡單，保證設(shè)備的安全性。

（3）裝置要具有穩(wěn)定性，測量要準確，在實際運用中不出錯。

（4）裝置要能夠抑制系統(tǒng)內(nèi)部和外部的干擾。

（5）裝置設(shè)計時要考慮功耗的問題，盡可能的延長生命周期。

（6）裝置要具有一定的適用性，各個變電站應(yīng)都可以使用。

（7）裝置要符合變電站的綜合性要求，要具有遙控功能，可以進行遠程的監(jiān)控。

（8）裝置要有溫度顯示器，溫度過高過低時可以進行報警，具有數(shù)據(jù)記錄和查詢功能。

3.1.2系統(tǒng)的總體架構(gòu)及功能

變電站的溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)主要被應(yīng)用在各種開關(guān)柜和接頭等重要設(shè)備上，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，總體可以被分為底層的數(shù)據(jù)采集層、通信層和管理層這三個方面，如圖1就是變電站設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)。數(shù)據(jù)的采集層由變電站環(huán)境中的多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點和中心節(jié)點共同組成，主要負責(zé)對設(shè)備的溫度實時情況進行采集，系統(tǒng)中的通信是指中心節(jié)點和檢測計算機之間的通信，中心節(jié)點和中心節(jié)點之間互不通信。采用RS～485總線，中心節(jié)點作為連接設(shè)備和上位機通信的設(shè)備，在沒有接受到通信命令前，要不斷的對溫度數(shù)據(jù)采集節(jié)點的溫度進行匯總。如果出現(xiàn)溫度越界的現(xiàn)象，則立馬進行報警，并進行記錄。管理層的監(jiān)測計算機軟件要實現(xiàn)節(jié)點的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、溫度實時顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢和打印、越界報警等功能。

圖1　變電站設(shè)備溫度測控系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能主要有以下幾點：

（1）底層的數(shù)據(jù)采集節(jié)點上要裝置熱電偶，從而加強對變電站設(shè)備中易發(fā)熱部位的穩(wěn)定的測量，并對收集到的溫度情況進行分析和處理，從而將重要的數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送給中心節(jié)點。

（2）通過無線的方式來對各個采集節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)進行匯總，并加強與主控室檢測計算機之間的通信，中心節(jié)點要根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的變化情況來對數(shù)據(jù)節(jié)點的采集情況進行排序，將重要的情況優(yōu)先發(fā)送給中心節(jié)點，避免出現(xiàn)事故。

（3）上位機可以針對實際的檢測對象來丟節(jié)點參數(shù)和報警值進行設(shè)定，并且具有溫度數(shù)據(jù)實時顯示、越界報警、歷史數(shù)據(jù)查詢和打印等功能。

（4）新型的溫度數(shù)據(jù)采集節(jié)點可以自由的加入到網(wǎng)絡(luò)中去，如果節(jié)點的電池耗盡時，中心節(jié)點會進行報警，同時進行記錄并反映給上位機，通知工作人員進行處理。

3.2系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1電源管理

數(shù)據(jù)的采集節(jié)點一般被設(shè)置在變電站的設(shè)備旁邊，使用電池來進行供電，電能對于數(shù)據(jù)采集節(jié)點來說具有十分重要的作用，一旦電能耗盡，則節(jié)點就是停止使用，因此，如何加強對數(shù)據(jù)節(jié)點的電源管理十分的重要。本文主要從電池的選擇、硬件低功耗設(shè)計和軟件低功耗設(shè)計來對電源的管理提出了一些想法：

（1）在進行電池的選擇時，要盡可能的選擇那些能量高、使用壽命長的電池。比如鏗電池，鏗電池很少會自放電，即使在不長期使用的情況下電量也可以很好的保存下來。

（2）在硬件低功耗設(shè)計方上，可以選用MSP430芯片，MSP430芯片具有低功耗的特點，可以滿足便攜式或電池供電的儀器的需求，除此之外，其他的芯片選擇時也要現(xiàn)狀低功耗設(shè)計的芯片，并且通過三極管來控制芯片的開關(guān)，節(jié)約能量。

（3）軟件低功耗設(shè)計一般利用MSP430的模式，MSP430模式可以對系統(tǒng)資源進行合理的利用，從而使整個系統(tǒng)都處于低能耗的狀態(tài)之下。另外，軟件設(shè)計時要注意在軟件不工作時進行關(guān)閉，只有在需要使用時再進行供電。加強對電源的管理，當(dāng)電量即將耗盡時，要進行報警。

3.2.2抗干擾技術(shù)

在變電站使用數(shù)據(jù)采集節(jié)點和中心節(jié)點時會受到各種干擾的影響，一般將干擾分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾主要指系統(tǒng)內(nèi)部的電子和電路的干擾，比如電路中的電阻熱噪聲、晶體管和場效應(yīng)管等器件內(nèi)部分配噪聲和閃爍噪聲、放大電路正反饋引起的自擊震蕩等。外部干擾主要指外界竄入到系統(tǒng)內(nèi)部而造成的干擾，比如電動機電刷引起的火花放電、其他設(shè)備電路的脈沖開關(guān)接觸所產(chǎn)生的電磁信號、自然界的閃電、宇宙輻射的電磁波等。由于電磁干擾源十分多，所以要在進行節(jié)點的設(shè)計時，充分的對周圍可能存在的干擾進行分析，并采取相應(yīng)的措施來提高節(jié)點的抗干擾能力。

4　結(jié)語

變電站的溫度實時測控系統(tǒng)一般采用分布式采集、集中監(jiān)控模式，這種控制方法相對來說更加的有效，控制的目標(biāo)值可以在后臺進行設(shè)定，也可以進行手動的控制。這種控制系統(tǒng)有效的實現(xiàn)了變電站溫度的實時控制，降低了工作人員的工作強度。

［1］劉琦，程春，吳健，等.智能變電站溫度監(jiān)測主站系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2013（04）：130-135.

［2］牛偉.基于網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的高壓變電站溫濕度智能控制系統(tǒng)［J］.山西電子技術(shù)，2015（3）：3-3.