成套開關(guān)設(shè)備智能化溫度檢測(cè)研究

孔麗丹

摘 要：針對(duì)成套開關(guān)設(shè)備溫度在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)的必要性和特點(diǎn)，結(jié)合DS18B20數(shù)字智能化溫度傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)，提出了成套開關(guān)設(shè)備智能化溫度檢測(cè)方案。系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器采集開關(guān)設(shè)備易發(fā)熱部位的溫度，并通過ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給集控中心的上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地與集控中心溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和運(yùn)算分析，確保開關(guān)設(shè)備乃至整個(gè)配電網(wǎng)熊的安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：成套開關(guān)設(shè)備 智能化 溫度檢測(cè)系統(tǒng) DS18B20 ZigBee網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TM59 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0107-01

1 成套開關(guān)設(shè)備發(fā)熱原因分析

從大量案例分析和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可知，成套開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障或事故的主要原因，往往是由于開關(guān)設(shè)備內(nèi)部連接部位，如：隔離開關(guān)、斷路器動(dòng)靜觸頭、電纜分支接頭、母聯(lián)等部位，長時(shí)間在大負(fù)荷電流的作用下，溫升效應(yīng)不斷加強(qiáng)，溫度不斷升高，進(jìn)而引起開關(guān)設(shè)備絕緣老化、操控機(jī)構(gòu)磨損、過負(fù)荷、過電壓等，引起元器件接觸電阻增大，運(yùn)行熱量不斷積累，導(dǎo)致絕緣過熱破壞設(shè)置絕緣、結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)燒損問題，造成設(shè)備發(fā)生線間或相間短路故障，嚴(yán)重時(shí)可能瞬間引起火災(zāi)。為了提高成套開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，加強(qiáng)開關(guān)設(shè)備易發(fā)熱部位的溫度監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。常規(guī)成套開關(guān)設(shè)備連接部分處發(fā)熱運(yùn)行工況，主要由值班人員定期采用紅外熱像儀、測(cè)溫儀或示溫貼片等技術(shù)手段，對(duì)開關(guān)設(shè)備的溫度進(jìn)行靜態(tài)監(jiān)測(cè)。由于開關(guān)設(shè)備工作環(huán)境是一個(gè)集電、磁、熱等為一體的復(fù)雜環(huán)境，常規(guī)人工定期監(jiān)測(cè)只能測(cè)量某一時(shí)刻的溫度狀況，也即只能對(duì)慢性溫升故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，而對(duì)于瞬時(shí)溫升故障的監(jiān)測(cè)在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性等方面均很難實(shí)現(xiàn)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，更不能根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)通過通信網(wǎng)絡(luò)告警。通過案例分析結(jié)果可知，成套開關(guān)設(shè)備的溫升事故起因，主要由于小車隔離插頭不到位、動(dòng)靜觸頭有效接觸面積降低、母線分支接頭不牢固等引起，進(jìn)而引起設(shè)備或元件在強(qiáng)烈熱效應(yīng)下發(fā)生老化。

2 成套開關(guān)設(shè)備智能化溫度檢測(cè)方案

對(duì)于成套開關(guān)設(shè)備中觸頭、接頭等部位的運(yùn)行溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，對(duì)保障成套開關(guān)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，乃至整個(gè)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定調(diào)控運(yùn)行均具有非常重要的實(shí)踐應(yīng)用研究意義。智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)在傳統(tǒng)接觸方式的溫度檢測(cè)手段的基礎(chǔ)上，結(jié)合ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展起來的溫度在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由安裝在集控中心的上位機(jī)、ZigBee網(wǎng)關(guān)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)、測(cè)溫點(diǎn)、電力開關(guān)設(shè)備等共同組成，其邏輯組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的智能化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，能夠連續(xù)檢測(cè)成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部觸頭、連接點(diǎn)等部位的實(shí)時(shí)運(yùn)行溫度，同時(shí)可以通過內(nèi)部DSP數(shù)據(jù)處理單位自動(dòng)分析判斷觸頭、連接點(diǎn)等部位的過熱程度，一旦發(fā)現(xiàn)存在溫度不斷升高趨勢(shì)或超溫現(xiàn)象時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)，提示運(yùn)行人員及時(shí)查看相關(guān)部位的問題并及時(shí)處理。

3 成套開關(guān)設(shè)備智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng)的功能單位

3.1 數(shù)字智能化溫度傳感器

隨著傳感器技術(shù)研究的進(jìn)一步深入，傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器已逐步向集成一體的數(shù)字式溫度傳感器所取代。數(shù)字智能化溫度傳感器在測(cè)量實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、電路結(jié)構(gòu)等方面均要優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器。由于直接采用數(shù)字智能化溫度傳感器，優(yōu)化了傳統(tǒng)模擬式溫度檢測(cè)系統(tǒng)中電路結(jié)構(gòu)，減少了A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路及必要的調(diào)理電路，數(shù)字智能化傳感器其數(shù)字式輸出數(shù)字信號(hào)可以被DSP數(shù)據(jù)處理單位直接采用，并可以根據(jù)預(yù)設(shè)功能要求對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)算分析，形成對(duì)應(yīng)的調(diào)控策略，避免了常規(guī)模擬式溫度采集電路中電路設(shè)計(jì)中存在的協(xié)調(diào)優(yōu)化問題。防水封裝DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其在成套開關(guān)設(shè)備智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)封閉式開關(guān)及隱蔽性開關(guān)接點(diǎn)溫度的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)還可以將相關(guān)數(shù)據(jù)通過ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)郊刂行牡纳衔挥?jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)溫度限制設(shè)置、實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)查詢、歷史溫度數(shù)據(jù)分析等操作、查詢、分析計(jì)算功能。

3.2 ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)

在傳統(tǒng)接觸式溫度檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢測(cè)安裝在成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部易發(fā)熱的測(cè)溫點(diǎn)上，對(duì)這些測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，及時(shí)掌握開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行工況狀態(tài)，并將DS18B20溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行接受、遠(yuǎn)程傳輸共享和實(shí)時(shí)處理分析，實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備就地和遠(yuǎn)端溫度數(shù)據(jù)的同步共享，顯示測(cè)溫點(diǎn)部位的實(shí)時(shí)溫度值。當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)采集的溫度數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的限值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的告警信號(hào)，通過聲、光等信號(hào)，提醒運(yùn)行人員對(duì)系那個(gè)過部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，及時(shí)排除可能存在的安全隱患及故障。另外，ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)容量大、自動(dòng)協(xié)議轉(zhuǎn)換組網(wǎng)、自動(dòng)路由、以及故障自檢自愈等功能，且其通信信號(hào)在強(qiáng)磁場(chǎng)、高電壓、大熱量等環(huán)境中具有較好的傳播性能，數(shù)據(jù)傳輸速率高、能力強(qiáng)、可靠性高，能很好解決溫度檢測(cè)系統(tǒng)絕緣、抗干擾等問題，是實(shí)現(xiàn)成套開關(guān)設(shè)備智能溫度在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)監(jiān)測(cè)較為優(yōu)越的通信方案。

4 結(jié)語

智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng)在成套開關(guān)設(shè)備上的安裝、調(diào)速和實(shí)施應(yīng)用后，能很好地解決成套開關(guān)設(shè)備封閉空間內(nèi)觸頭、接頭等易發(fā)熱部位的溫度在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)難題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)開關(guān)設(shè)備溫度的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)，及時(shí)掌握開關(guān)設(shè)備易發(fā)熱部位的運(yùn)行工況，正確了解溫度發(fā)展趨勢(shì)，有效地避免了由于異常發(fā)熱引起觸頭燒損或開關(guān)爆炸等惡性事故的發(fā)生，可以有效保障成套開關(guān)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，乃至整個(gè)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定調(diào)控運(yùn)行。

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