電力設備的智能無線溫度檢測系統

于夢瑤

摘要：隨著我國的不斷發展你和進步，我國的各個行業領域都隨之發展。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

引言

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。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、智能無線溫度監測系統的工作原理

智能無線溫度監測系統被設定成三個子系統，分別是采集系統、匯總系統、監測系統。三個子系統通力協調工作，實現了電力設備溫度的實時、準確、便捷的智能無線監測。

智能無線溫度監測系統的三個子系統間的連接方式是不同的，無線通信方式是應用于采集系統和匯總系統之間，而通信線纜則是使用在匯總系統與監測系統之間，即一個無形，另一個有形。對應部位的熱感應元件將其所監測到的溫度信息通過無線通信設備傳輸到匯總系統的總站，總站將會對收集到的所有溫度信息進行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數據信息傳輸到監測系統的監測計算機上。同時，調節端監測計算機也將收到同樣的數據信息。監測計算機對接收到的數據信息進行二次處理分析，當處理所得數據結果超高設定的極限值時，監測計算機就會發出警示信號。每個總站可以管理數百個子站，信息量的采集將是非常巨大的。

2、智能無線溫度監測系統的組成

2.1采集系統

此種技術主要是通過使用傳感器等熱感應元件安裝在工作中散熱不是很好的部分，這就能夠時刻地對這部分元件進行溫度采集，并能夠及時地把消息發送出去。保證采集系統正常工作的主要依靠力量就是交流電，為了保證能夠持續的采集信息，我們應該準備太陽能板作為后備電源。

2.2匯總系統

信息匯總系統主要由無線接收裝置構成，在收集到采集系統傳遞而來的數據信息后，再傳遞給總站，總站接收到分站的溫度數據之后，再將其傳遞給當地監測系統，同時還將溫度數據傳遞給調節終端。

2.3監測系統

監測系統又可以細分為站級監測系統和調節端監測系統。用于監測系統的計算機直接接受總站傳遞的溫度信息等數據，并與總站是直接通信的關系。監測計算機對總站傳遞來的數據信息進行匯總、整理、分析后，存儲于特定的數據存儲庫。監測計算機可以對數據信息進行報表統計，準確記錄處于何時、何地、何種狀況下的溫度情況。同時，監測計算機在溫度越過某一設定極限值時會有警示信號出現。監測計算機的另一個便捷之處在于，可以根據需要進行任何時間段的任何部件的溫度查詢。調節端監測系統的數據信息傳輸用到的是匯集系統的通訊管理器，通過數據傳輸線纜直接傳輸到PCM設備之中，在經過線纜轉送給調節端。

3、智能無線溫度監測系統與傳統監測系統的對比

智能無線溫度監測系統由于裝有位于各個需要測量的部位的熱感應元件，使得數據的采集與監測具有了實時性、連續性和準確性的優點，通過對每年、月、日甚至每小時的溫度數據的變化情況，總結出電力設備不同部位的相應溫度的變化規律，確定出其溫度規律的峰值，有效地對電力設備的工作穩定性進行預見性分析，消除潛在的威脅。傳統的電力設備溫度的監測是依靠監測人員定期地監測與測量才得出的，耗費大量的人力、物力，測得的數據存在不確定誤差，甚至會出現錯誤，對潛在的故障威脅不能及時發現并作出應有的處理。智能無線溫度監測系統對數據的處理速度以及對故障的預見性分析是人類不能比擬的，其所存儲的數據信息能夠被極方便地調閱，對數據信息的存儲量也是相當的巨大。傳統的監測數據信息要進行存儲就需要建立專門的存檔管理機構，而且常年存儲的信息量是無妨想象的，要對某段數據進行查閱也是極為不便的，費時費力，極不現實。智能無線溫度監測系統的應用軟件簡單，操作方便，減少人員培訓和上崗時間。傳統的監測測量需要對專門的工作人員進行培訓。

4、系統整體設計

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2所示：

5、結語

綜上所述，鑒于對以上所介紹的無線組網技術的比較，Zig?Bee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。

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