基于ZigBee的高壓開關柜溫度無線傳輸系統的研究

李鵬萱 韓克軍 張星星 廖嵩 沈行良

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摘要：針對高壓開關柜溫度檢測的迫切性及其內部環境的復雜度和危險性，提出基于ZigBee技術的溫度檢測系統。系統設計測溫電路測量高壓開關柜內溫度，測溫電路所用溫度傳感器為PT1000，采用間歇性工作方式，降低能耗。采用ZigBee技術利用cc2530單片機將數據傳輸到柜外，在柜外用一個cc2530單片機接收，并在柜外完成溫度的顯示和預警，達到安全檢測高壓開關柜內溫度，預防火災發生。

關鍵詞：ZigBee；cc2530；溫度預警

中圖分類號：TP 73 文獻標志碼：A文章編號：2095-2163（2016）02-

High Voltage Switch Cabinet Temperature Wireless Transmission System based on ZigBee Research

LI Pengxuan，HAN Kejun，ZHANG Xingxing，LIAO Song，SHEN Xingliang

（Electronic institute of electrical engineering，Shanghai university of engineering scienceShanghai201620，China）

Abstract：In view of the high voltage switch cabinet temperature detection and the complexity of the internal environment and the urgency of danger， the temperature detection system based on ZigBee technology is put forward. The system designsthe temperature measuring circuit to measure high voltage switch cabinet temperature， in which the used temperature sensor applies PT1000， and selects the intermittent work way， and reduces the energy consumption. Then by ZigBee technology， the system uses cc2530 monolithic integrated circuit to transmit data to the outside of the tank， and receive data with a cc2530 MCU in the externalark， therefore complets temperature display and warning. The results showsthe research realizes safety inspection within the high voltage switch cabinet temperature， and prevents fire accidents.

Keywords：ZigBee；cc2530；temperature warning

0 引言

伴隨當前智能電網的迅速發展，電網的安全運行已然成為時下的熱門研究課題。本研究從使用最為廣泛的高壓開關柜運行監測入手，以保證其安全運行，而溫度則是反應裝置或器件能否正常工作的最基本指示性參數。面對這一需求狀況，本文研制開發了可用于開關柜溫度的實時監測與預警作用而合作開發的實時溫度監測系統。該系統對于實現開關柜的正常運行，降低維修次數，以及提高電力系統的安全系數和自動化程度均將具有高度重要的現實意義和應用價值。

由于開關柜的高電壓及強電磁干擾環境，要實現測溫，電子測量裝置必須做到電位隔離、抗電磁干擾、小尺寸和便于安裝。

綜上分析可知，電力系統中需要一種穩定、低成本、高性能、安裝方便、不需外供電源的開關柜溫度監測設備，并以此為基準構建實體組成相應監測系統[1]。

1無線傳輸系統的設計

在此聲明，本文研發壓開關柜溫度無線傳輸系統中，無線傳輸網絡芯片選用的是ZigBee芯片CC2530。

具體地，ZigBee芯片CC2530是真正意義上的系統單芯片，在單一硅片上集成了處理器內核、射頻收發器和各種外設，根據工作頻率的不同以及外設是否處于工作狀態，CC2530工作電流可達0.6 A[2]。再者，系統采用間歇性的工作方式，工作時間得到了明顯延長。

2系統的組成

當pt1000電阻增大時，其兩端電壓也隨即變大，P1的2腳保持3.3V即會不變，則P1的1腳電壓變小。在此，通過實驗得出當pt1000電阻值達到為1k 時，P1的1腳電壓為3V，為此可預設偏置電壓為3V。利用此種方式來調整放大倍數，即可使輸出范圍達拓展至0～3.3V，從而顯著提高精度。

2.2溫度數據無線傳輸模塊

計算機操作系統運行之前，需要進行硬件平臺和軟件架構中各個模塊的初始化工作，其后打開總中斷，進入操作系統。

在進行監測時，先還未等待終端節點是否加入組建的網絡中，若已加入，則進行網絡地址分配，若還未加入，將直接跳到下一步。地址分配完成后，等待接收數據，如果接收到數據，則執行下一步顯示溫度數據，反之若沒有接收到數據，可返回繼續等待節點的加入。

2.3低壓端信號處理模塊

在接收端收到信號時，將發生如下系列操作：存儲數據、顯示溫度、高溫預警、遠程通信。其中，存儲數據形成圖表，留待人工分析，并提出改進。顯示屏為 EzUILet028，在屏上顯示溫度及所測位置，由此就可標明系統運作正常，同時還要顯示接收信號的時間。顯示內容的更新時間定義為下個信號的接受時間。而且，高溫預警報警單元即為聲光報警器，在接收到溫度信號后將與已知溫度閾值進行比較：大于或等于閾值，報警單元執行動作；小于閾值，報警單元則無動作。另外，遠程通信是通過2G、3G或4G網絡與智能手機或平板電腦實現了連接。

3結束語

本文在開關柜內測量多點溫度，采用ZigBee利用cc2530將開關柜內數據傳輸到柜外，并實現溫度顯示和預警，模擬結果符合了具體理想預期，做到了實時顯示柜內溫度，而當其超過預警溫度時則執行預警動作，達到目標設計效果。研究表明，本文的方法是可行、而且有效，減輕人工巡檢負擔，具有實際意義。

參考文獻：

[1]韓潤生.變電站中低壓開關柜過熱故障在線監測系統[D].南京：南京理工大學，2007：1-3.

[2]吳光榮，章劍雄.基于ZigBee的高壓開關柜無線溫濕度檢測系統[J].現代電子技術，2008（20）：169-171.

[3]丁道振，崔博文.高壓開關柜觸頭溫度無線監測系統研究[J].機電技術，2012（12）：98-100.