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在長期工作中，由于設備基礎變化、溫濕度變化、嚴重超負荷運行、觸點氧化等原因造成的電力設備壓接不緊，觸頭接觸部分發生改變。最終導致接觸電阻增大，造成巨大的風險隱患。本系統將通過無線測溫的方式，使用ZigBee無線通信技術，對電力設備的異常信息進行采集和反饋，保障設備的安全運行。

關鍵詞：無線測溫；ZigBee；諧振器；傳感器

0 引(yin)言(yan)

在電網進行供電時，主要由電力一次設備完成對各個電壓等級的負荷進行電力輸送，電力設備連接部位，由于氣候冷熱變化、設備基礎變化、加工工藝、設備受到環境污染，嚴重超負荷運行、觸點氧化等原因造成壓接不緊、壓力不夠、觸頭接觸部分發生變化、最終導致接觸電阻增大，由于電力運行中，運行狀況相當復雜，在一定時候，當一次設備發生故障時，電氣參數不能如實反映設備運行時的故障狀況和故障點，在電流通過時，溫度升高，從而引起設備老化，絕緣下降。嚴重的還能觸發電弧短路，燒壞設備，擴大設備損壞范圍，降低設備使用壽命[1]。在這種情況下，隨著時間的推移，故障狀況不能得到處理，故障情況將會越來越嚴重。甚至容易引起一次設備起火爆炸，最終可能造成重大電力事故。尤其是活動刀閘的動、靜觸頭部分更加嚴重，故障率高，這些都時時刻刻威脅電力設備的安全運行。

1研究目標及(ji)主要(yao)內容

發(fa)電(dian)廠(chang)、變電(dian)站的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓開(kai)關(guan)柜是重要的(de)(de)(de)(de)電(dian)器設(she)(she)備。在(zai)設(she)(she)備長期運(yun)(yun)行過(guo)(guo)程中，開(kai)關(guan)柜中的(de)(de)(de)(de)觸(chu)點和(he)母線(xian)(xian)排(pai)連(lian)接(jie)處等部(bu)(bu)位因(yin)老(lao)化(hua)或接(jie)觸(chu)電(dian)阻過(guo)(guo)大(da)而發(fa)熱(re)，而這(zhe)些發(fa)熱(re)部(bu)(bu)位的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度無法實時監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，因(yin)此(ci)極(ji)易導致(zhi)設(she)(she)備燒毀或突(tu)然停電(dian)等事故。通過(guo)(guo)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)開(kai)關(guan)柜內觸(chu)點溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行情況，可(ke)有(you)效防止開(kai)關(guan)柜的(de)(de)(de)(de)火災發(fa)生。但(dan)由于(yu)柜內具有(you)裸(luo)露高(gao)(gao)壓，且空間狹小，無法進行人工巡查(cha)測(ce)(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)，通常的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度測(ce)(ce)(ce)量方法不能使(shi)用。智能無線(xian)(xian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)(xi)統采用布置在(zai)各個觸(chu)點的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)(chuan)感器將溫(wen)(wen)(wen)(wen)度信號通過(guo)(guo)無線(xian)(xian)信號傳(chuan)(chuan)輸。由于(yu)利用了(le)無線(xian)(xian)信號固有(you)的(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)和(he)抗電(dian)磁場干擾(rao)性(xing)(xing)能，并具有(you)極(ji)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)(xing)和(he)安全(quan)性(xing)(xing)。因(yin)此(ci)從(cong)根(gen)本上解決(jue)了(le)高(gao)(gao)壓開(kai)關(guan)柜內觸(chu)點運(yun)(yun)行溫(wen)(wen)(wen)(wen)度及柜內環(huan)境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度不易監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)難題。我們計劃智能無線(xian)(xian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)系(xi)(xi)統可(ke)以根(gen)本上解決(jue)這(zhe)一難題。

2創(chuang)新(xin)特(te)色概述

本項目研究的核心無線通信模塊，既要保證溫度信號從開關柜發送出來，又要使發送的無線信號不影響現場其他保護設備。如何保證產品在強磁場和強電場下把測溫信號準確無誤發送出來，以保證監測系統可以準確地反應設備的實時溫度。和在不方便提供電源的地方如何解決產品電源供電的問題是我們的核心所在。

終端節點通過杜邦線連接了溫濕度傳感器、煙霧傳感器。傳感器采集到的數據經過信號處理電路后接到CC2530引腳，CC2530通過射頻天線發送給路由節點。

3 項目研究技術路線(xian)

由于現代的建筑設計越來越復雜，為了使整個系統可靠性得到保證，所以節點的數量和密度應該越大越好。因此，操作簡單、維護方便的通信網絡才是理想的選擇。傳感器節點在被布置后，應該能夠自組織網絡，有效傳遞采集到的信息。本系統預選用ZigBee技術來組建系統的無線傳感網絡，本系統預采用以下方法實現系統功能：

1）無線溫(wen)度(du)采集(ji)終端對于溫(wen)度(du)的采集(ji)。

2）對采(cai)集到的數(shu)據進行壓縮提高傳輸(shu)(shu)速率(lv)并(bing)適(shi)合無線傳輸(shu)(shu)。

3）在強電干擾下實現保證數據的(de)無線(xian)傳輸質量(liang)。

4）采集終端本身(shen)電源(yuan)的提供。

5）溫度采集終端的設計。

6）電(dian)子技術、計算機技術在系統中的處理，升級。

7）對導熱系統反饋信息(xi)進行更好的人機交互體驗。

8）溫度達到(dao)預(yu)警時歷史信息的備份記錄。

9）系統對溫(wen)度信息的(de)處(chu)理在規(gui)范要求的(de)時間內做(zuo)出及時響(xiang)應。

10）硬件部分標準化，模塊易于(yu)更換購買。

4 系統整(zheng)體設計

系統將主要采用ZigBee無線通信技術，結合CC2530開發板，無須布線。將煙霧傳感器、溫濕度傳感器和蜂鳴器連接到CC2530開發板上，作為采集信息的終端節點。將終端節點安裝在電力設備上，通過這些傳感器對環境進行監測，并把采集到的信息通過ZigBee射頻模塊通過無線發送到路由器節點，路由器節點再將數據進行初步的整理后發送給協調器節點，協調器節點通過USB接口與監控主機相連，在對終端節點傳輸過來的信息進行初步轉換后傳送給監控主機的上位機。而在對接收到的數據進行判斷后，若是滿足條件，將會通過監控主機和蜂鳴器實現報警，以此通知管理人員及時處理。系統將解決了傳統溫度自動報警系統布線難、后期維護復雜、誤報率高、一些特殊場合不適用等一系列問題。同時，系統網絡配套編有相應上位機軟件，其人性化設計便于操作人員對全網進行監控。系統完成的最主要的任務是對環境中溫濕度、煙霧的監控。只要系統監控區域中節點測量到某一項指標的值超出上位機設定的門限值后即觸發報警。上位機接收并處理相應數據。我們對此系統的整體框圖預想如下

系統將由各節點共同組成的 ZigBee 網絡和監控 PC 機組成，安置在設備旁的各終端節點采集的數據由協調器節點匯聚并通過其串口傳輸給 PC 機進而供值班人員監視。我們對此系統結構的設計框圖如圖3所(suo)示

5 安科瑞無線測溫系統介紹與選型(xing)

安(an)科瑞無線測(ce)溫監控系統是根據當前無(wu)線測溫系統的要求，在廣泛征求用戶和家意見的基礎上,充分吸收當前國內外廠家的成功案例，并結合安(an)科瑞多年來(lai)的(de)豐富經驗，采用面向對象(xiang)的(de)分層分布式設計思(si)想，結合自動(dong)化技術、計算(suan)機技術、網絡技術、通信技術而設計的(de)一款專業的(de)無線測溫軟(ruan)件。

5.1 Acrel-2000T無線測溫系統(tong)結構

Acrel-2000T無線測溫監控系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接進行通信（如圖4），系統設計遵循國際標準Modbus-RTU, Modbus TCP等傳輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了很大(da)地提高。

Acrel-2000T無線測溫(wen)監控系統(tong)具有遙(yao)信、遙(yao)測、遙(yao)控、遙(yao)調、遙(yao)設(she)、事(shi)件(jian)報警、曲線、棒圖、報表(biao)和用戶管理(li)功能(neng)。可以監控無線測溫(wen)系(xi)統(tong)的設(she)備運(yun)行狀況，實(shi)現快速報警(jing)響應，預防嚴重故障發生(sheng)。

Acrel-2000T無線測溫監控系統主要特點是開放式系統結構，硬件兼容性強，軟件移植性好，應用功能豐富。該系統具有強大的處理能力，快速的事件響應，友好的人機界面，方便的擴充手段。其軟件系統的設計依據軟件工程的設計規范,模塊劃分合理，接口簡捷明了，主(zhu)要包括(kuo)主(zhu)控模塊(kuai)、人機界面、圖形組態、數(shu)據庫管理(li)系統(tong)、通(tong)信管理(li)等幾大(da)模塊(kuai)。

5.2 Acrel-2000T無線(xian)測溫系統功(gong)能

■實時監測

Acrel-2000T無線測溫(wen)監控軟(ruan)件人機(ji)界(jie)面友好(hao)，能(neng)夠以配電一(yi)次圖的形式直觀顯示各測溫(wen)節點的溫(wen)度數(shu)據及有關故(gu)障、告(gao)警等信息

■溫度查詢

溫度歷史曲線（1分鐘、5分鐘、60分鐘可選）

■運行報表

查詢各回路設備運行溫度報表.

■實時報警

壁(bi)掛式無(wu)線(xian)測溫監(jian)控設備具(ju)有(you)實時報警功能，設備能夠對溫度越(yue)限(xian)等事件發出告警。

■設備提供以下凡種(zhong)告警方式：

a.彈岀事件報驚窗口.

b.實(shi)時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警.

C.短信吿警，可以向指定手機號碼發送吿警信息短信（需選配短信貓）.

■歷史告警(jing)査詢

Acrel-2000T無線測溫監控(kong)系統能(neng)夠對所(suo)有吿警事件記錄(lu)進行存(cun)儲(chu)和管(guan)理，方便用戶(hu)對(dui)系(xi)統和(he)告警等事(shi)件進行歷史追(zhui)溯(su)，查詢統計(ji)、事(shi)故分析。

■用戶(hu)權(quan)限管理

Acrel-2000T無(wu)線測溫監控系(xi)統(tong)為保障系(xi)統(tong)安全(quan)穩定運行(xing)，設置了用戶權限(xian)管理功(gong)能。

通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的 登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

■定值(zhi)設置

用于修改(gai)高溫定(ding)值、超(chao)溫定(ding)值。

WEB（可選）

展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息， 設備溫度、通信狀態，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數量、回路個數、有功功率、無功功率、用電量(liang)、事(shi)件記錄等概況(kuang)信息，可通(tong)過實時監控、變壓器、通(tong)信模塊切換到需要查(cha)看的(de)界面。

實時數(shu)據(ju)曲線可監(jian)測各個(ge)回路的測點(dian)溫度(du)、電(dian)壓、電(dian)流、功率曲線信息。

接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數變化，包括測量量、信號量等信息（信號量 需要斷路器提供輔助觸點支持）。

能耗統計(ji)頁面顯(xian)示各回路的功(gong)率峰值(zhi)和用電量峰值(zhi)，功(gong)率、電能趨勢曲線，電能環比(bi)，用電排名。

運維管理通信狀態顯示監測接入系統設備的通信狀態。

■手機APP（可選）

設備數據(ju)(ju)員面顯示各(ge)設備的電參量數據(ju)(ju)、溫度(du)數據(ju)(ju)以及(ji)曲(qu)線。

5.3 安(an)科瑞ARTM系(xi)列無線測溫終端產(chan)品選型(xing)

安科瑞電氣接點無(wu)線(xian)測(ce)溫方案由無(wu)線(xian)溫度傳感器(qi)、收發器(qi)、顯示(shi)單元組成。溫度傳感器(qi)直(zhi)接安裝(zhuang)于斷路器(qi)動觸頭(tou)(tou)、靜(jing)觸頭(tou)(tou)、電纜接頭(tou)(tou)、母排等(deng)發熱(re)接點，將測(ce)溫數據(ju)通過無(wu)線(xian)射頻技術傳至接收裝置，再由接收器485通訊至測溫終端或無線測溫系統（如圖5）。

5.3.1 安科瑞無線溫度(du)傳(chuan)感器

無線溫(wen)度(du)傳感器共有(you)5種(zhong)，分別對應螺栓固定、表帶固定、扎帶捆綁、合金片(pian)固定等(deng)安裝(zhuang)方式。針對不同的變電(dian)站要求(qiu)，可根據傳感(gan)器供電方(fang)式以及安裝(zhuang)位置的不同(tong)，考慮安裝(zhuang)方(fang)便的因素，選擇相匹配的傳感(gan)器。

5.3.3 安科(ke)瑞顯示終(zhong)端

顯示裝置通過RS485連接收發器，可嵌入式安裝于柜體上，若柜體開孔不便，也可選擇壁掛式安裝于配電室內。方便操作人員現場及時查看電氣節點實時溫度的同時，也可以通過RS485或以太網通訊的方式在后臺系統查看現場情況。

6 小結

綜上所述，鑒于對以上所介紹的無線組網技術的比較，ZigBee以其獨有的特點表明它更適合于在現代建筑中進行無線網絡組建。本系統預選用ZigBee技術來組建系統的無線傳感網絡，各種溫度條件下進行有效的測量，反映了本系統構成方式具備很強的可操作性。本系統采用的電路結構更簡潔，硬件成本更低，操作也更靈活，可實現對電力設備的關鍵點進行測溫。