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高压隔离开关触点温度无线监测系统的设计摘要：设计了一种以CC1100为核心的高压隔离开关触点温度无线监测系统。
有效的解决了由于高压隔离开关工作于高压状态导致工作人员无法接触，不能进行检测的问题，排出了一定的安全隐患。
关键词：高压隔离开关；温度监测；无线传输1 引言高压隔离开关是发电厂和变电站电力系统中重要的开关电器，也是整个发电厂和变电站电力机组安全运行的重要的组成部分，而高压隔离开关触点温度是表征其工作状态的一个重要参数，对它进行有效监测是很必要的。
目前，现代测量技术、通信技术、计算机技术的快速发展已经使得电力设备的监测变得越来越科学和人性化。
本文设计的高压隔离开关触点温度无线监测系统采用无线通信技术实现了非接触式监测，主要用于发电厂和变电站的控制开关组，在高电压工作环境下实现远距离传递数据，使监测系统更加安全可靠，避免了如光纤传输爬电等存在的危险。
通过合理的软件设计，使系统实时性更强，功耗更低。
2 系统组成及工作原理在组网工作方式中，整个高压隔离开关触点温度无线监测系统主要由负责现场温度采集的多路下位机，负责整个系统同步并汇集下位机发送来数据的上位机，负责处理数据并存储供工作人员监控和历史查询的监控室PC机三部分组成。
在组网工作方式中，上位机主要由单片机模块、无线收发模块、485转换模块构成，上位机每20s向下位机发送一次内容为时隙号码的同步信号，共45个时隙号码，在发送完第45号时隙后，上位机的无线收发模块转到接收状态，各路下位机依次将各自的序号和采集的温度数据传回上位机，完成一次上位机对下位机的采集操作。
收到下位机发送来的数据以后，上位机通过对信号解码得到下位机序号和温度值，并将所有数据通过485总线传输到PC机做进一步的处理和存储。
下位机主要由单片机模块、无线收发模块、温度传感器构成。
无线收发模块与上位机也相同。
整个下位机在大部分时间处于睡眠状态，在45号时隙到来前进行温度采集，在接收到45号时隙以后根据每个下位机自身的序号计算各自开始发送数据的时间，在定时到后依次将数据发送给上位机，完成一次采集。
基于单片机和GPＲＳ的配电变压器远程监测系统设计-关键词：配电变压器GPRS远程监测单片机ﻭ1 引言配电变压器对配电网和用户的用电可靠性、安全性有着直接的影响。
为保证配电变压器的安全运行，必须配电变压器的运行监视以便及时采取措施,防止事故发生。
由于配电变压器安装位置分散，传统的对配电变压器运行监视方法工作量大，安全环境差,实时性差,很多异常情况不能及时发现，造成了事故的发生。
建设配电变压器远程监视系统可实现配电变压器的实时监测，提高监测的工作效率和数据准确性,为配电变压器的安全运行提供了有力的保障.配电变压器监测点与远程监控中心间相距可能较远，目前可以利用的通信平台主要有、络以及移动通信网络。
由于远程数据传输由任务请求而触发，数据量和实时性要求较高，加上一些特殊环境中布线受到影响,宜采用覆盖范围广、免布线的移动通信网络实现远程数据传输。
ＧPRＳ（GenｅralＰacｋet Rａdio Seｒvice,通用分组无线业务)是在现有的Ｇ移动通信系统基础上起来的一种移动分组数据业务,通过在G数字移动通信网络中引入分组交换功能实体,以支持采用分组方式的数据传输，以满足用户利用移动终端接入Ｉnternet或其它分组数据网络的需求,其速度最快可达1１５ｋｂps，已在配电网的远程监测中得到广泛应用[１－3］。
文中介绍了一种应用单片机控制的ＧPRS通信系统，采用基于连接的方式实现监控终端与远程主机的数据传输［４-5],单片机实现数据采集与帧结构定义,并控制GPＲS与远程主机通信；远程主机要求连接并配置固定的ＩP地址,应用VＣ环境下的ＷiｎSｏck编程方式实现与GPRS终端的通信[６—7].2 系统结构配电变压器远程监测系统包含监测点数据采集系统、远程通信系统和主站系统。
主站系统主要进行整个系统的管理和控制，完机交互工作及网络数据链路的建立，实现配电变压器运行参数的计算、分析和故障判别;通信系统进行通信协议转换,完成信息的上送与下发;数据采集系统主要完成前端信号的处理、滤波和信息的采集，其结构如图１所示:主站系统可以是一台通过固定IP地址连接的计算机,也可以是由多台计算机构成的局域网络，通过路由器与连接。
单片机电力监测系统设计1. 引言近年来，随着电力需求的不断增加，电力供应的稳定性和可靠性成为了一个重要的问题。
为了解决这个问题，电力监测系统应运而生。
本文将基于单片机技术，设计一个电力监测系统，以实时监测电力的使用情况，从而有效管理和优化电力资源的利用。
2. 系统概述单片机电力监测系统主要包括以下几个方面的内容：传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、显示模块和通信模块。
2.1 传感器模块传感器模块用于检测电力的各项参数，包括电流、电压、功率因数等。
常用的传感器有电流互感器和电压互感器。
通过这些传感器，系统可以准确地感知到电力使用的情况。
2.2 数据采集模块数据采集模块负责将传感器模块采集到的数据进行采集和处理。
采集到的数据会通过模拟信号转换芯片转换成数字信号，然后再由单片机进行处理。
2.3 数据处理模块数据处理模块是整个系统的核心。
单片机作为中央处理单元，负责接收和处理采集到的数据。
通过算法和逻辑运算，单片机可以计算出电力的实时使用情况，包括总功率、功率因数等。
2.4 显示模块显示模块用于将处理后的数据以可视化的方式展示出来。
常见的显示方式有数码管显示和液晶显示。
通过显示模块，用户可以直观地了解到电力的使用情况，以及系统运行状态。
2.5 通信模块通信模块可选，用于将监测到的数据传输给其他设备，如上位机或云平台，以便进行进一步的分析和管理。
3. 系统设计原理本系统的设计原理是通过传感器模块检测电力参数，数据采集模块将模拟信号转换成数字信号，然后由单片机进行处理和计算，最后通过显示模块将结果可视化展示出来。
3.1 传感器模块设计传感器模块采用电流互感器和电压互感器进行检测。
电流互感器负责检测电流值，电压互感器负责检测电压值。
3.2 数据采集模块设计数据采集模块主要由模拟信号转换芯片和单片机组成。
模拟信号转换芯片负责将模拟信号转换成数字信号，然后通过单片机进行采集和处理。
3.3 数据处理模块设计数据处理模块由单片机实现。
高压开关柜无线温度在线监测系统方案高压设备温度监测的必要性发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要的设备。
在长期运行过程中,开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致事故发生。
近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。
为什么采用无线测温系统测量高压设备的温度长期以来，高压设备的接头运行温度很难监测，这是因为这些部位都具有裸露高压，通常的温度测量方法因无法解决高压绝缘问题而不能使用。
RF-sensor 无线温度监测系统采用无线电波进行信号传输，传感器安装在高压设备上，与接收设备之间无电气联系，因此该系统从根本上解决了高压设备接点运行温度不易监测的难题。
RF-sensor无线温度监测系统具有极高的可靠性和安全性。
相对低廉的价格，使得该系统可以安装到每台高压开关及母线接头上，系统配备标准通讯接口，可联网运行，通过上位计算机，可记录开高压设备运行温度的数据，为高压设备的维修提供依据，实现了设备故障的预知维修。
绝缘和抗电磁干扰在电力系统特别是在高压输电系统监测中，是经常碰到的极其关键的问题。
在当前的电力系统向着500kV以上超高压、大容量发展中，高压供电设备的运行温度监测尤为重要，光纤温度传感技术已成为其最佳解决方案。
RF-sensor无线测温系统的优势RF-sensor无线系统是专门设计用于高压带电体的运行温度监测，实现非接触温度测量。
系统包括无线温度传感器和无线接入设备构成。
能实现网络化的温度测量。
RF-sensor技术特点1.采用2.4G频段，工作在2400～2483.5MHz（ISM）频段。
2.直接序列扩频（DSSS），抗干扰能力更强。
3.采用ZigBee技术，符合IEEE802.15.4标准。
4.温度传感器采用LTCC内置天线，体积最小。
Telecom Power Technology设计应用100 kV高压直流电源设计马金柱（东文高压电源（天津）股份有限公司，天津现阶段高压直流电源已经在很多领域得到了广泛应用，不断向着小型化和智能化方向发展。
因此，简单介绍高压直流电源，并对低压电路、控制回路、逆变器、高频变压器以及倍压整流电路进行设计，以供参考。
控制Design of 100 kV HVDC Power Supply Based on SCMMA Jin-zhuDongwen High Voltage Power Supply（Tianjin） Co.，supply has been appliedminiaturization and intelligence. This paper briefly introduces the high-voltage DC power supplyinverter，high-frequency transformer and voltage doubling rectifier circuit which have achieved good results in the test process and can be referred to by relevant personnel.high-voltage DC power supply；PWM control 2020年4月25日第37卷第8期· ６１ ·Telecom Power TechnologyＡｐｒ． ２５，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． ８ 马金柱：基于单片机的100 kV高压直流电源设计供电电压和负载电阻值的改变调整限流电阻值，保证限流电阻达到合理的区间，并在区间内选择最合理的电阻值。
把通过整流、滤波等处理后的低压直流电提供给直流斩波电路，该电路的输出端为非恒定电流。
此外，应该与低通滤波结合，得到稳定的直流输出，保证后续的电路正常工作。
基于单片机的智能电能监测器设计概述本文档旨在介绍一种基于单片机的智能电能监测器的设计。
该监测器可以用于监测电能的使用情况，帮助用户有效管理和节约能源。
设计要求- 采用单片机作为核心控制器，实现数据采集、处理和显示功能。
- 具备测量电能的能力，包括电压、电流和功率因数等指标。
- 可以实时显示电能使用情况，如实时功率、累计耗电量等。
- 支持远程数据传输和监控，方便用户远程查询和管理。
系统设计硬件设计1. 单片机选择：选择适合的单片机作为控制器，具备高性能和低功耗的特点。
2. 传感器选型：选用合适的电压传感器和电流传感器，用于测量电压和电流。
3. 显示模块选取：选择合适的显示模块，用于显示实时电能信息。
软件设计1. 数据采集：通过单片机的模拟输入接口，采集电压和电流的模拟信号，并进行模数转换。
2. 数据处理：使用单片机的计算能力，将模拟信号转换为真实的电压和电流数值，并计算出功率、功率因数等指标。
3. 数据显示：将处理后的数据通过显示模块显示出来，实时展示电能使用情况。
4. 远程传输：通过添加网络模块，将监测数据传输到云端或用户手机等设备，实现远程监控和查询功能。
实施计划1. 硬件搭建：根据设计要求，选择和采购所需的单片机、传感器和显示模块等硬件设备。
2. 软件开发：根据系统设计，编写单片机控制程序和相应的数据处理算法。
3. 集成测试：将硬件设备和软件进行集成测试，确保系统能够正常运行并准确采集、处理和显示电能信息。
4. 系统优化：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进，提升性能和稳定性。
5. 部署和推广：将设计的智能电能监测器投入使用，并积极宣传和推广，吸引用户使用和反馈。
总结基于单片机的智能电能监测器设计有很大的实际应用价值，可以帮助用户监测电能的使用情况，提高能源利用效率。
通过合理的硬件选型和软件设计，以及系统的实施计划，可以成功实现该监测器的设计和开发。
电力高压触点温度无线监测系统的研发邢晓敏;李波;陈静【摘要】基于电力系统中对高压触点温度测量的实际需求,研发了一套高压触点温度无线监测系统.该系统由无线温度传感器节点网络、无线遥测网络和监测主机三个部分组成.无线温度传感器节点采用DS18B20测量温度,CC2430单片机读取温度数据并实现ZigBee无线通信技术的灵活组网.无线遥测网络是由无线温度监测仪经CAN工业总线互联而成.无线温度监测仪作为ZigBee子网内的主节点,负责接收各节点温度数据,并向监测主机转发.监测主机完成对所有节点温度的显示、判断、存储等工作.系统已在现场投入试运行,性能良好,为电力系统的安全运行提供了有力支持.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2010(038)022【总页数】5页(P174-178)【关键词】高压触点;无线监测系统;ZigBee无线通信技术;CAN工业总线【作者】邢晓敏;李波;陈静【作者单位】东北电力大学,吉林,吉林,132012;许继电气股份有限公司,河南,许昌,461000;国电蚌埠发电有限公司,安徽,蚌埠,233411【正文语种】中文【中图分类】TP277电力系统中存在着众多高压设备触点。
在长期运行过程中，多种原因可导致高压触点间接触电阻不断增大，其温度不断升高直至酿成事故[1]。
因此监测高压触点的温度变化，实现温度在线监测是非常必要的。
电力系统对高压触点温度测量目前尚无统一标准。
但一般电力企业的具体要求是能够满足24 h室内外全天候工作，报警温度阈值设定在70℃左右，温度测量范围在-40 ℃ ～+120 ℃之间，测量精度控制在±5 ℃之内。
目前，电力系统测温技术的使用已经很普遍。
近期研究较常用的测温方法主要有：红外测温[2]、光纤测温[3-6]和无线测温[7]。
红外测温方法主要是根据物体相对辐射强度与温度之间存在一定的函数关系而制成的，为非接触式测温。
光纤测温方法的原理主要是利用温度能引起光纤光栅布拉格波长的变化而设计的，是一种直接接触式的测温方法。
收稿日期:2009-06-01作者简介:王树东(1965),男,山东省青岛人,教授,主要从事计算机自动控制技术,智能检测技术的教学与应用研究工作。
采用无线单片机的高压供电监测器设计王树东,刘旭东,董 蕾,张 东(兰州理工大学电气工程与信息工程学院,兰州730050) 摘要:针对高电压供电监测中采用电压互感器和电流互感器体积大、绝缘要求高的缺点,设计了一套基于无线单片机的高压供电监测器电路。
由于该电路采用无线单片机无线传输数据,高压与低压侧彻底分开,不但有效解决了高压绝缘问题,而且新的监测器体积更小,功能更强,相对于操作人员和监控值班员更加安全方便。
关键词:高压供电;传感器;无线单片机;绝缘;霍尔元件中图分类号:T M93 文献标志码:A 文章编号:1000-0682(2010)01-0037-05The h i gh volt age power supply m on itor desi gn by apply i n gw i reless si n gle ch i p m i crocom puterWANG Shudong,L IU Xudong,DONG Lei,Z HANG Dong(College of Electrical and Infor m ation Engineering,L anzhou U niversity of Technology,L anzhou 730050,China ) Abstract:Voltage transf or mat or and curent transf or mat or have the disadvatage of big volu me and high insulant requir ment .I n order t o s olve these p r oble m ,the ne w style high voltage power supp lying mo 2nit or is designed by app lying wireless single chi p m icr ocomputer .The voltage and current measure data can be trans ported wirelessly by the mean of using wireless single chi p m icr ocomputer .And moreover,high voltage and l ow voltage can be is olated comp letely .Then,the p r oble m of is olated bet w een high volt 2age and l ow voltage can be s olved perfectly,and further more,the ne w monit or is little but powerful .So that,it more security and convenient t o operat or and monit or on duty .Key words:high voltage power supp ly;sens or;wireless single chi p m icr ocomputer;insulant;Hall el 2e ment0 引言 在高电压大电流供电中,为测量供电电压和供电电流,必须使用电压互感器和电流互感器,这种互感设备存在高压引入线和低压引出线,从而将监测信号输送至监控屏显示。
由于电压级别存在很大差别,因而互感设备的绝缘要求相当高,这样相应绝缘层将变得很厚,最终使设备体积庞大,安装复杂。
同时计量显示部分接线复杂,维护困难。
随着现代电子技术的不断发展,新的电子器件不断出现,无线单片机的出现为解决上述困难提供了新的思路,它采用无线电信号传输电压检测信号和电流检测信号,实现监测电路高压侧和低压侧的完全隔离,同时利用单片机运算功能实现了对电能的灵活计量,便于对供电质量和电能波谷时间的统计分析。
1 高压供电监测器硬件组成设计 高压供电监测器主要由测量部分和显示记录部分两部分组成,测量部分安装于高压供电母线上,用于完成高压测量和电流检测;显示记录部分安装于操作人员监控室,用于接收监测结果,将结果显示于监控屏上,同时分时计算电能,最后将数据存于自身存储芯片中,以方便以后查询。
1.1 测量部分基本结构 测量部分将电压电流监测、电源和信号发送电路板做成一体,其结构如图1所示。
图中,高压测量部分主要由以下几个部分组成:1高压导电导体,2绝缘一,3绝缘二,4绝缘三,5外层接地金属,6中间测量金属一,7中间测量金属二。
结构中外层金属、中间测量金属三层金属均为圆桶装,它们与中间绝缘共同组成了一个三层阻容结构测量电路。
高压由C1,C2,C3分压,检测电压由C2上取出,在设计中,绝缘层一极薄,绝缘层三很厚,中间绝缘层二厚度一般,因此电压主要由C2和C3分压。
电流检测部分由磁环10和霍尔元件9组成,电流产生的磁场由霍尔元件监测,将其变换成相应电压值。
电流检测信号、电压检测信号分别传送至无线单片机电路板8上,由相应电路进一步转换,最终由无线单片机发送出去。
绕线磁环11将电流的磁场能量转换为电能供给无线单片机电路,因此外部不须供电,实现完全隔离。
图1 测量部分组成结构图1.2 测量部分硬件设计1.2.1 电压测量计算及转换 由图1可知,由内到外传感器金属依次构成三个圆柱电容,其相应电容值C 可由下式表述:C =2πεL /ln (R /r )其中ε为绝缘体介电系数,L 为圆柱长度,R 为圆半径,r 为内圆半径。
进一步由电容分压公式:U 1/U 2=C 2/C 1,这里当忽略图1中电容C 1影响,并且绝缘材料一致时,就可以求得电容C 2与总电压值比为:U 2/U =(ln R 2-ln R 1)/(ln R 3-ln R 1)U 2为检测输出电压,R 1、R 2、R 3分别为内、中和外层金属层半径。
由上式可见,分压值只取决于金属半径,与介电常数和长度无关,当根据载流量选择了载流导线直径和需要输出的检测电压值后,按分压公式就可以求得每一层导体半径,从而决定了传感器结构。
由电容分压求得的电压是一个高内阻电压源,必须经过高输入阻抗放大转换电路转换,其转换电路如图2a 所示。
a 电压转换电路b 电流转换电路图2 电压及电流压控震荡变换电路 图中,电压信号经由场效应管组成的差动放大输入级进行阻抗变换,然后输出至后级运放组成的仪表放大电路进行放大,进一步,信号经过精密整流电路转换为直流电压,该直流电压控制压控震荡电路震荡频率,从而实现了从交流检测电压到频率的转换。
1.2.2 电流测量及转换霍尔元件尺寸很小,相对于霍尔元件,载流导体可以看做无限长导体,此时,电流在测量磁环中产生的磁感应强度B 为:B =μI/2πa 其中,μ为磁环磁导率,I 为导体中的电流,π为圆周率,a 为磁环中心线半径。
由此,可以计算出磁环的磁通量:Ф=B SS 为磁环截面积。
霍尔元件安装于磁环横截面断面上的小气隙,气隙磁通根据导体电流大小而变化,霍尔元件对磁通变化做出反应,使其输出电压发生变化,该电压就反映了载流导体电流的大小,由图2b 可见,这个电压经过一级电压跟随器后输入至运放组成的压控振荡器,控制输出震荡频率。
由此,载流导体的电流大小就可以通过震荡频率大小反应出来。
1.2.3 无线传输及电源部分无线发送电路如图3a 所示,以无线单片机CC2430为核心,由测量变换电路输入的电压及电流测量脉冲频率信号输入至无线单片机的输入接口,由无线单片机测量运算后发送出去。
无线单片机经过专门的设计,将全部的高频部分电路集成到了电路内部,从无线单片机到天线之间,只有简单的滤波电路,系统设计者不必进行任何高频电路的设计;无线单片机采用特殊设计,使8051的微处理器和高频线路间,实现完美的配合,数字电路对高频通讯的影响减低到最小;单片机设置了高频通讯的若干寄存器,将高频通讯的处理,简化为对寄存器的简单操作处理,只需要对这些寄存器进行操作,就可以轻松完成无线通信功能。
电源电路如图3b 所示,设计时考虑到载流导体中电流的大范围波动必将引起感应电压的巨大变化,设计中加入了必要的保护电路。
当电流很大时,感应电压很大,经整流后流过稳压管电流加大,当达到一定程度时,三极管将导通,从而使电压降落在限流电阻上,因此,后级电压就会降低,起到了保护后级的目的。
可调稳压电源L M317可以承受较大的电源电压输入,电压可以大范围调节,此处调节输出电压为5V,给放大电路供电。
LT1068-3.3将输入电压变换为3.3V 低电压,给无线单片机供电。
电路中增加一块5V 充电电池,当载流导体内电流太小不能满足电路供电要求时,由电池供电。
此处。
电池只在供电波谷最低段提供很短时间的电力,电源绝大部分由线路自身提供,因而电池可以用非常长的时间。
a 无线传输部分电路b 电源部分电路图3 无线传输及电源部分原理图2 接收及显示部分硬件设计 接收及显示部分电路如图4所示,以无线单片机CC2430为核心,接收发射电路传回的信号。
无线单片机将信号综合运算后送显示部分显示,为了保存电量参数,电路中扩展了一块16M 的flash 存储器AT45DB161B -T C,显示部分显示A 相、B 相和C 相的瞬时电压电流功率和功率因数值以及当时的时间值。
由于要显示的数码位数较多,显示驱动电路采用静态驱动以节约单片机的扫描时间。
数码显示驱动单元电路如图4的右侧所示。
显示地址经74LS138译码取反后成为相应的数码位选择锁存信号。
要显示字符的代码经74LS373锁存后经7407驱动输出至数码管各个引脚。
为方便操作者操作,电路中设计了功能按钮及报警蜂鸣器以及消警按钮。
图4 接收及显示部分硬件电路图3 高压供电监测器软件设计 发射程序流程如图5所示,发射部分采用两种发射方式,正常状态时,电压及电流均在允许范围之内,此时单片机每隔一秒进行一次通讯,当供电线路发生故障时,单片机则在每一个工作循环周期都要进行信息发送,以方便监控器实时记录故障的动态变化。
单片机通过计算对应引脚的两次中断时间间隔来判断输入信号的振荡频率,然后经过计算得到实际供电线路中的实际电压电流值。
在电流中断程图5 发射及接收部分软件流程图序中,通过同时采集电压采样值,由此经过单片机计算可以判断电压电流的相位关系,从而为计算瞬时功率和功率因数提供了依据。
接收显示电路中计时器子程序为时间的显示和存储提供时间基准。
