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摘要：本文首先说明了无线温度监测的优势，然后分析了温度监测系统基本架构，最后详细阐述了变电站设备无线温度监测系统设计与应用。
关键词：变电站设备；无线温度监测；高压开关柜
一、无线温度监测的优势
（一）与传统测温比较
1、传统测温和现在较为成熟的其他传统温度测量方式周期长施工复杂，效率低，配电系统监测点多而分散、环境限制、人为原因等，使很多测温工作难以展开。
2、无线测温采用了温度数据无线传输的方式，测温模块绝缘性能优异，不会影响高压开关柜高、低压室本身的绝缘性能；开关柜测温装置使用3.6V电池为其供电，不仅对地实现可靠绝缘，而且可以为测温装置提供可靠电源不会受低压电流系统影响；采用温度数据接收装置对测温装置无线联网的方式，一点对多点，不仅降低了成本，而且使测温系统结构简单明了；该测温系统选择了抗电磁干扰措施，保证此测温系统可靠性。
（二）与其他现在线测温方式比较
1、光纤光栅测温法使用光纤传输来实现信号数据的传递，光纤本身具有良好的绝缘性能，不会影响电力系统的绝缘性能，实现了电力系统和测量设备的隔离，信号传输通道同样采用光纤传输，提高了抗干扰的能力，保证了数据传到后台设备的时效性和准确性。
2、无线测温法采用了热温度传感器进行监测点的温度测量，温度信号传输过程中采用温度数据接收装置对测温装置无线联网的方式，一点对多点的传输方式，此种测温方式不会影响开关柜高低压之间的绝缘性能，解决了其他测温方式无法避免的绝缘问题，但温度数据受高压电磁干扰问题的处理、测温装置的抗干扰能力等仍是关键技术问题。
二、温度监测系统基本架构
（一）监测系统的基本原理
声表面波（SAW）传感器为传统的接触测温模式，可以感知柜内易升温测温点上的温度变化。其中，无源传感器是以无线电波的方式，接收和发送天线板上发射出的间歇性特高频信号。使工作人员可以借助无线测温读取器设备上的通讯接口，在同CAN总线连接后，上传到监测总站内部的监测服务器之上。由监测服务器来完成存储、分析、整理、记录和温度数据，在发现温度超过最大限度时，提出警示，以此来实现对多个高压开关柜温度的实时监测。一般情况下，监测服务器主要是借助网络通信接口同电力系统内部的局域网连接起来，对多个监测站内部的开关柜进行联往检测，提升监测系统的整体工作效率。
（二）监测系统的基本功能
温度监测系统主要具备以下几项功能：
1、实时显示柜内温度
每一台高压开关柜都会有对应监测的无线测温读取器，且每台开关柜可以同时连接多个读取器，设置较多的测温点，将实时温度值在监测服务器和无线测温读取器上显示出来。
2、自动报警
当测温点实时温度超过设定的安全限定值时，系统会自动发出预警和报警信号，提醒工作人员。
3、存储、查询和分析温度数据
同测温点有关的温度数据，会定期被存入到监测服务器内部的数据库内，工作人员可以通过查阅将某一时间节点的历史新数据，绘制出测温点的温度变化曲线，从而了解开关柜的具体运行状态。
4、系统拓展
无线无源温度监测系统使用的是标准化的总线连接形式，此种连接方式可以极大的拓展系统内部高压开关柜设备的安装数量。
三、变电站设备无线温度监测系统设计与应用
电力设备的安全可靠运行是电网安全保障的重要环节。高压开关柜是变电站的重要设备之一，大多数高压开关柜采用封闭结构，散热条件较差，设备在长时间工作状态下，开关柜内的触头容易发热而导致部件老化，引起火灾等事故。因此，封闭式结构的高压开关柜内部过热现象已成为开关柜的一个普遍问题。
（一）系统设计要求
高压开关柜是电力系统的重要设备，长期工作在强电磁噪声的环境下，对可靠性和稳定性要求都很高，因此，针对高压开关柜的特殊工作环境，监控系统应满足以下要求：（1）能够长期稳定工作，无需经常更换电池；（2）可适应复杂的电磁噪音环境；（3）体积小，方便部署在触头位置；（4）系统要求较高的可靠性。
（二）系统总体设计方案
本文提出的高压开关柜无线测温系统主要包括无线测温模块、集中器、上位机服务器3部分，其中，无线测温模块安装在高压开关柜内触头处，用于检测触头温度，并将检测到的温度信号以无线方式发给温度采集器，温度采集器通过有线网络，与上位机服务器相连接，将高压开关柜内触头温度实时传送到上位服务器，上位机可以实现高压开关柜温度数据的显示、存储、报警以及历史数据的查询等功能，从而完成对高压开关柜内触电温度的检测和预警。
图1高压开关柜无线测温系统架构
对于下位机温度采集模块，主要由单片机控制模块，温度传感器模块，无线收发模块，供电模块组成，其结构如图2所示。其中，温度传感器选用美国DALLAS公司推出的智能化数字式温度传感器DS18B20。DS18B20具有成本低，测温范围广（-55～125℃）等特点，可以满足高压开关柜内的测温设计要求。单片机控制模块采取意法半导体公司推出的STM32F103RBT6，这款单片机是目前32位微处理器中功耗最低的芯片，有利于测温装置的节能。无线收发模块采取CC2520芯片，用于将采集到的温度数据以无线的方式发给温度采集器。
（三）系统软件设计
在温度检测系统中，软件设计工作主要包括主程序、初始化程序，以及测量、显示、参数设置、数据通信等子程序。在对系统软件进行设计时，应当使用CCS3.0作为主要的变成开发工具，利用C语言，通过汇编语言和混合编写的方式，编制出相应的软件程序。当系统软件上电之后，就可以开始执行初始化程序，完成对通信接口和DDS芯片、DSP和时钟模式、LCD显示等进行初始化的操作。之后，软件中的主程序开始循环执行按键和扫描操作，在有案件操作时，参数设置子程序开始执行操作，完成设定系统参数的工作，而后在执行测量自程序。软件系统中的DSP定时器，会产生控制信号，对射频信号发射和接收进行有效控制，对接收到的信号进行采样存储，并按照事先设定的算法，计算出开关柜在现阶段测量出的温度。当开关柜内部测温点的温度超过了限定值时，就会发出声光报警，并调用各个子程序上显示出的每个测温点温度，将从通信子程序上调用出的测量结果上传到监测服务器上，对所有的测温点进行统一实时监测。
结语
综上，本文针对变电站高压开关柜特殊工作环境，设计开发了一款无线测温系统，实现了对高压开关柜内触头温度的实时采集、传输、显示、报警等功能，该系统具有结构简单、功耗低、测温准确、性价比高等特点，易于工程实现。
参考文献：
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