中压开关柜温升在线监测系统设计朱汉东1刘旭宁2(1．兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070;2．91206部队青岛266108摘要:中压开关柜在长期运行过程中,开关柜中触点因老化或接触电阻过大而发热,由此而引起的开关柜故障在开关设备故障中比例较高,所以对中压开关柜内的温度状态实时监测非常必要。本文采用的基于C8051F020单片机的远红外测温法,利用红外测温技术,以温度传感器为测温元件,监测中压开关柜带电工作状态下母线和电器元件连接处的发热情况,克服了中压开关柜内高温高电压的困难,实现了对中压开关柜内温度的实时采集,达到了对温升在线监测的效果。关键词:中压开关柜;温升;在线监测中图分类号:TM591文献标识码:AMediumvoltageswitchgeartemperatureriseofonlinemonitoringsystemdesignZhuHandong1LiuXuning2(1．ElectronicandInformationEngineeringCollegeofLanzhouJiaotongUniversity,LanzhouGansu,730070;2．MilitaryUnit91206ofPLA,QingdaoShandong,266108Abstract:Mediumvoltageswitchgearinthelong-runningprocess,switchgearcontactsduetoagingorexposuretoexcessiveresistanceheatingtheswitchgearfaultwhichcausedahigherproportionofswitchequipmentfailure,sothemedium-voltageswitchcabinetthetemperaturestatereal-timemonitoringisverynecessary．Inthispaper,basedontheC8051F020MCUfarinfraredthermometry,toovercomethedifficultiesofthehigh-temperatureandhigh-voltageswitchcabinet,toachievereal-timeacquisitionofmediumvoltageswitchgearcabinettemperaturetoachievetheeffectofthetemperatureriseofonlinemonitoring．Keywords:mediumvoltageswitchgear;temperaturerise;onlinemonitoring0引言开关柜因制造、运输、安装不良或操作不当等原因都将引起触头接触不良,造成接触电阻增大,运行时出现触头温度上升过高,会使触头处于严重发热甚至局部熔焊而影响开关分合,当通过短路电流时还会影响开关的动、热稳定性能和开断性能。这些电气设备如果发生故障,直接的危害就是保护的线路设备受到损伤和电量的损失;间接的危害可能造成用户大面积的停电[1]。所以,对电力设备运行状态进行实时监测显得非常有必要,要及时的反映线路设备的运行状态。中压开关柜温升在线监测系统是采用非接触远红外测温法监测中压开关柜带电工作状态下母线和电器元件连接处的发热情况,实时监测,及时报警,以避免因温升过高导致的开关柜运行故障。1远红外测温法在自然界中,一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布———与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。远红外测温法是利用红外测温技术,以温度传感器为测温元件的中压开关柜触头温度实时监测方案[3]。监测网络包括红外测温传感器、数据采集单元、数据主控单元3个部分,总体结构如图1所示。在网络的最底层是红外测温探头,采集开关柜内开关触头的温度,通过RS485总线将温度数据上送至数据采集单元,数据采集单元负责将温度显示。同时设置报警参数,当温度超限时报警时,将温度数据和报警信号通过RS485总线上送至数据主控单元;数据主控单元进一步控制报警系统进行报警。·111·电子测试图1总体结构图2数据采集开关柜数据采集器负责处理柜内所有传感器传来的信号,将其转换为温度值,通过RS485总线与数据主控单元通信,将温度数据传送到数据主控单元,并接收数据主控单元发来的指令[5]。2．1硬件设计开关柜在线监测系统硬件框图如图2所示。图2系统硬件框图基于单片机的数据采集单元通过接受红外传感器发出的信号,经过A/D转换输入到单片机,单片机将信号处理后根据相应的接口,通过RS485总线将控制信号传送给上位机,上位机通过RS485总线发送指令。传感器采用的TMP100是TI公司的总线数字温度传感器。该芯片的工作电压为2．05．0V,温度范围为－55ħ125ħ,误差ʃ2ħ(－25ħ85ħ/ʃ3ħ(－55ħ125ħ。该传感器显著的特点是超低功耗,静态工作电流为45μA,关断电流仅为0．1μA[...