高壓開關柜綜合監控裝置

楊志忠

摘 要：該文介紹了一種智能化的高壓開關柜綜合監控裝置，該裝置集一次回路模擬圖、開關狀態、斷路器位置、接地開關位置、彈簧儲能狀態、高壓帶電顯示、高壓帶電閉鎖以及柜內溫濕度控制等多功能于一體，可簡化開關柜的面板布局，完善開關狀態的指示功能。裝置同時具有無線測溫功能，可實時監測電氣接點運行溫度，提高了開關柜的安全性和可靠性，具有RS-485通訊接口，能為計算機監控網絡提供遙測、遙信數據。

關鍵詞：MC9S08AC32 無線測溫 開關狀態

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0099-02

隨著電力電網智能化的發展，在提出配電系統數字化、網絡化的同時，對配電系統中高壓開關設備運行的可靠性及自動化水平提出更高的要求。高壓開關設備現場運行過程中受各種因素的影響容易產生過熱現象，加速了設備的絕緣老化，嚴重時將危及設備安全運行。電力用戶如果對此防控不當，發熱故障將會擴大而引起重大的直接和間接經濟損失。

文章設計了一種智能化的高壓開關設備監控裝置，該裝置不僅能實時顯示接地開關、斷路器分合閘狀態、彈簧是否儲能、高壓導體是否帶電，測量與控制開關柜內的溫濕度，還能檢測開關設備電氣接點的運行溫度，對異常溫度及時報警，以提高開關柜運行的安全性，另外該裝置還具有通訊等功能。

1 硬件設計

該綜合監控裝置主要由控制器和傳感器兩部分組成。傳感器分為柜內環境溫濕度傳感器和電氣接點溫度傳感器兩種；控制器硬件主要包括：控制單元、帶電顯示、開關量輸入、無線接收、人機界面、智能化單元和供電單元，其結構框圖如圖1所示。

1.1 傳感器

1.1.1 柜內溫濕度傳感器

AM2312溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合型傳感器，該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比高等優點。

1.1.2 電氣接點溫度傳感器

該傳感器由溫度傳感器、信號轉換及無線發射模塊、取電線圈三部分組成，裝設于開關設備的主要發熱點附近。

1.2 控制器

1.2.1 控制單元

控制單元是整個裝置的核心，選用飛思卡爾的MC9S08AC32芯片。MC9S08AC32是飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高集成度的芯片，采用高性能的HCS08內核，其內置32KB FLASH存儲器，2048字節RAM，SCI/SPI/IIC接口，3個對立的16位定時器/PWM模塊，10位A/D模塊等。MC9S08AC32還集成了背景調試系統以及可進行實時總線捕捉的內置在線仿真（ICE）功能，具有單線的調試及仿真接口（BDM）。

1.2.2 無線接收

該部分主要由信號轉換和無線接收模塊組成，用于接收電氣接點溫度傳感器發出的數據包，獲取溫度數據和地址碼。

1.2.3 帶電顯示單元

帶電顯示單元通過外接高壓帶電傳感器，采用阻容分壓、整流濾波、隔離驅動等電路，采集高壓線路帶電與否，當某一相帶電時，裝置上對應指示燈點亮，同時閉鎖輸出斷開，防止高壓帶電時打開柜門。

1.2.4 開關量輸入

包括：斷路器位置、斷路器開關狀態、斷路器彈簧儲能狀態、接地開關分合狀態等。

1.2.5 智能化單元

智能化單元采用RS485通訊接口Modbus-RTU通訊協議，可實現遙信和遙控功能。

2 軟件設計

裝置控制器的軟件主要實現一次回路模擬圖、開關狀態、斷路器位置、接地開關位置、彈簧儲能狀態、高壓帶電顯示、高壓帶電閉鎖、電氣接點溫度無線接收及顯示、電氣接點超溫報警、柜內環境溫濕度顯示、自動（手動）加熱除濕功能、加熱器故障顯示，RS-485通訊等功能。其主程序流程圖如圖2所示。其中每一模塊均包含子程序，限于篇幅這里不一一展開。另外，RS485通訊程序在中斷程序中運行，不在主流程內。

3 結語

文章設計的高壓開關柜綜合監控裝置集一次回路模擬圖、開關狀態、斷路器位置、接地開關位置、彈簧儲能狀態、高壓帶電顯示、高壓帶電閉鎖以及自動（手動）加熱除濕功能、加熱器故障顯示等多功能于一體，可簡化開關柜的面板布局，完善開關狀態的指示功能，裝置同時具有實時監測電氣接點運行溫度的功能，具有RS-485通訊接口，能為計算機監控網絡提供遙測、遙信數據。

參考文獻

[1] 徐靜，古永富，傅春江.高壓開關設備溫度在線監測系統設計與實現[J].高壓開關行業通訊，2013（11）：20-22.

[2] Freescale.MC9S08AC60 Data Sheet[EB/OL]. http：//cache.nxp.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08AC60.pdf？fromsite=zh-Hans&fsrch=1&sr=1&pageNum=1%E4%B8%8B%E4%B8%80%E9%A1%B5，2011-8.