變電站溫度測控系統的設計與開發

銅仁市松桃縣供電局　賀　平

變電站溫度測控系統的設計與開發

銅仁市松桃縣供電局賀平

變電站中的高壓開關柜和各種接頭會隨著運行時間的增加而出現絕緣老化的現象，也可能會由于接觸的電阻過大而發熱發燙，從而導致火災的發生以及大面積的停電事故，造成人們的生命財產安全。因此對變電站進行溫度的實時監測十分的重要，本文采用無線通信技術，對變電站溫度的采集、通信和處理進行了研究，設計了一套變電站設備溫度監測系統。

變電站；溫度測控系統；設計

1　引言

伴隨著時代和科技的發展，智能電網的建設力度不斷加強，變電站越來越多的使用計算機、網絡、通信和電子監控等高科技設備，這些設備要在一定的溫度下才可以正常運行，合適的溫度可以保證電力設備以及繼電保護裝置的穩定運行，也可以有效的提高設備的使用性能。一般情況下，主控室以及計算機室的溫度要控制在

18～25℃之間，溫度變化率每小時不應超過±5℃，繼保室的穩定要控制在18～25℃之間，溫度變化率每小時不應超過±5℃。

2　變電站的溫濕度測控系統的意義

變電站主要采取以下幾種方式來對變電站的溫度進行有效的控制：①人工控制模式。在變電站的現場放置溫度計，并由人工進行定時的查看，根據實際的溫度值，來進行溫度控制，比如開空調等方式。人工控制的方式會使得工作人員的工作強度十分大，不能在第一時間對溫度進行調整。②現場自動控制模式。在變電站內布設自動控溫裝置，在溫度達到一定的閾值時，會促使相應的繼電器動作，通過打開空調等裝置來調整溫度，該模式降低了工作人員的工作強度，同時可以快速的對溫度進行調整，但是這種模式不具有實時性，工作人員無法遠程查看溫度數據，如果裝置出現故障，也能夠也無法在第一時間發現。現場自動控制模式無法對數據進行記錄，而且控制的方式比較落后，隨著我國的電力系統自動化的程度越來越高，電力系統裝備也得到了長足進步，可是變電站的溫度等因素的監控還不夠到位，加強變電站溫度的實時監控十分必要。

3　變電站設備溫度測控系統的總體方案及關鍵技術

3.1系統的總體方案設計

3.1.1系統的設計要求

根據變電站的的環境特點和具體功能，溫度測控系統要按照以下要求進行設計：

（1）中心節點和進行溫度采集的裝置的體積要小，以便將其安裝在電力設備中。

（2）裝置的成本要經濟實惠，結構盡可能的簡單，保證設備的安全性。

（3）裝置要具有穩定性，測量要準確，在實際運用中不出錯。

（4）裝置要能夠抑制系統內部和外部的干擾。

（5）裝置設計時要考慮功耗的問題，盡可能的延長生命周期。

（6）裝置要具有一定的適用性，各個變電站應都可以使用。

（7）裝置要符合變電站的綜合性要求，要具有遙控功能，可以進行遠程的監控。

（8）裝置要有溫度顯示器，溫度過高過低時可以進行報警，具有數據記錄和查詢功能。

3.1.2系統的總體架構及功能

變電站的溫度無線監測系統主要被應用在各種開關柜和接頭等重要設備上，根據系統設計的要求，總體可以被分為底層的數據采集層、通信層和管理層這三個方面，如圖1就是變電站設備溫度無線監測系統總體架構。數據的采集層由變電站環境中的多個數據采集節點和中心節點共同組成，主要負責對設備的溫度實時情況進行采集，系統中的通信是指中心節點和檢測計算機之間的通信，中心節點和中心節點之間互不通信。采用RS～485總線，中心節點作為連接設備和上位機通信的設備，在沒有接受到通信命令前，要不斷的對溫度數據采集節點的溫度進行匯總。如果出現溫度越界的現象，則立馬進行報警，并進行記錄。管理層的監測計算機軟件要實現節點的參數設置、數據處理、溫度實時顯示、歷史數據查詢和打印、越界報警等功能。

圖1　變電站設備溫度測控系統總體架構

系統所要實現的功能主要有以下幾點：

（1）底層的數據采集節點上要裝置熱電偶，從而加強對變電站設備中易發熱部位的穩定的測量，并對收集到的溫度情況進行分析和處理，從而將重要的數據優先發送給中心節點。

（2）通過無線的方式來對各個采集節點的溫度數據進行匯總，并加強與主控室檢測計算機之間的通信，中心節點要根據溫度數據的變化情況來對數據節點的采集情況進行排序，將重要的情況優先發送給中心節點，避免出現事故。

（3）上位機可以針對實際的檢測對象來丟節點參數和報警值進行設定，并且具有溫度數據實時顯示、越界報警、歷史數據查詢和打印等功能。

（4）新型的溫度數據采集節點可以自由的加入到網絡中去，如果節點的電池耗盡時，中心節點會進行報警，同時進行記錄并反映給上位機，通知工作人員進行處理。

3.2系統設計的關鍵技術

3.2.1電源管理

數據的采集節點一般被設置在變電站的設備旁邊，使用電池來進行供電，電能對于數據采集節點來說具有十分重要的作用，一旦電能耗盡，則節點就是停止使用，因此，如何加強對數據節點的電源管理十分的重要。本文主要從電池的選擇、硬件低功耗設計和軟件低功耗設計來對電源的管理提出了一些想法：

（1）在進行電池的選擇時，要盡可能的選擇那些能量高、使用壽命長的電池。比如鏗電池，鏗電池很少會自放電，即使在不長期使用的情況下電量也可以很好的保存下來。

（2）在硬件低功耗設計方上，可以選用MSP430芯片，MSP430芯片具有低功耗的特點，可以滿足便攜式或電池供電的儀器的需求，除此之外，其他的芯片選擇時也要現狀低功耗設計的芯片，并且通過三極管來控制芯片的開關，節約能量。

（3）軟件低功耗設計一般利用MSP430的模式，MSP430模式可以對系統資源進行合理的利用，從而使整個系統都處于低能耗的狀態之下。另外，軟件設計時要注意在軟件不工作時進行關閉，只有在需要使用時再進行供電。加強對電源的管理，當電量即將耗盡時，要進行報警。

3.2.2抗干擾技術

在變電站使用數據采集節點和中心節點時會受到各種干擾的影響，一般將干擾分為內部干擾和外部干擾。內部干擾主要指系統內部的電子和電路的干擾，比如電路中的電阻熱噪聲、晶體管和場效應管等器件內部分配噪聲和閃爍噪聲、放大電路正反饋引起的自擊震蕩等。外部干擾主要指外界竄入到系統內部而造成的干擾，比如電動機電刷引起的火花放電、其他設備電路的脈沖開關接觸所產生的電磁信號、自然界的閃電、宇宙輻射的電磁波等。由于電磁干擾源十分多，所以要在進行節點的設計時，充分的對周圍可能存在的干擾進行分析，并采取相應的措施來提高節點的抗干擾能力。

4　結語

變電站的溫度實時測控系統一般采用分布式采集、集中監控模式，這種控制方法相對來說更加的有效，控制的目標值可以在后臺進行設定，也可以進行手動的控制。這種控制系統有效的實現了變電站溫度的實時控制，降低了工作人員的工作強度。

［1］劉琦，程春，吳健，等.智能變電站溫度監測主站系統的設計與實現［J］.電力系統保護與控制，2013（04）：130-135.

［2］牛偉.基于網絡組態的高壓變電站溫濕度智能控制系統［J］.山西電子技術，2015（3）：3-3.