智能变电站温度监测主站系统的设计与实现

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1、托普物联网开创智慧农业新时代！智能变电站温度监测主站系统的设计与实现引言在电力系统中，电力设备的温度变化是一个非常重要的指标，它关系到电力设备能否安全稳定运行。在变电站运行过程中，一次设备的电接点由于设备制造、触电氧化、电弧冲击等原因，会导致电接点的接触电阻增大，使其温度上升。当温度上升到一定程度后，设备的机械强度和电气强度将会出现下降，严重时会导致电气设备的短路，甚至造成设备的损毁，严重威胁电网的安全稳定运行。对电气设备的温度进行实时监测，可以帮助值班人员尽早发现问题，消除隐患，确保电力系统的安全运行。传统的变电站温度监

2、测技术有红外测温法和蜡片法，这些方法都需要人工参与进行设备的检测，容易出现错报、漏报，无法进行长时间测量，监测的准确度和实时性较差。无线测温方式是利用无线网络，如ZigBee无线网络，将传感器测量到的温度数据发送到数据接受主机上，实现温度的测量。无线传感器体积小，可以方便地安装在变电站设备的表面，尤其是设备上容易发热出现故障的地方。因此无线传感器能较准确地反映设备运行时的温度信息，并使测量到的温度数据具有很强的实时性。通过观察监控机的监测页面，变电站运行人员能够及时全面的了解变电站内设备的实时温度信息。本文以某220kV无

3、人值守变电站为原型，提出了一种无人值守变电站无线温度监测系统设计方案，能够全自动地实现变电站运行设备的实时温度监测与实时温度告警功能。1变电站温度监测系统结构变电站温度监测系统结构如图1所示，根据系统中各功能模块的作用，将整个系统划分为无线测温模块和在线监测模块。托普物联网开创智慧农业新时代！图1变电站温度监测系统结构图1）无线测温模块无线测温模块包含测温网络的结构设计、数据采集与存储的实现。测温网络的无线网络基于ZigBee通讯协议，通过RS485总线将数据传输至控制室主机。数据存储与采集部分说明了设备温度信息存储模型的

4、设计。2）在线监测模块在线监测模块基于B/S（Browser/Server）网络结构进行设计，能够有效简化在线监测客户端的接入。在线监测功能通过基于SVG的实时监测图实现。2无线测温模块的设计2.1无线协议无线传输协议有很不同的种类。在各类应用中，无线传输协议以蓝牙与ZigBee协议为典型代表，表1给出了蓝牙与ZigBee协议之间的比较。托普物联网开创智慧农业新时代！表1蓝牙与ZigBee协议比较在变电站中，测温传感器的安装数量是不容忽视的问题。本系统虽仅涉及母联支路与1条主变支路，但仍需安装44个测温传感器，如果监视全部

5、2条主变支路、2条负载支路与母联支路，则至少需要安装100个测温传感器，如果再考虑支路末端的分段与其他辅助电气设备，测温传感器的数量将进一步提升。从这个角度出发，使用ZigBee协议能够有效降低测温模块的系统成本。在无线测温模块中，传输的数据以控制信息、文本数据信息为主体，对通讯速率要求不高，和蓝牙传输相比，ZigBee虽然速率较低，但能够很好地满足该系统的数据传输要求。同时ZigBee拥有更好的抗干扰特性并能够支持AES加密技术，保证传输数据的安全。综合以上考虑，ZigBee协议在该温度监测系统的构建中具有更好的经济性和

6、适用性。2.2测温网络结构无线测温模块使用RS485总线来完善无线测温网络中的不足。表2给出了RS485与ZigBee无线协议的特点。托普物联网开创智慧农业新时代！表2RS485与ZigBee协议比较无线通信具有信号随距离衰减的特性，当进行长距离通信时，需要设立无线中继装置，保证无线信号的有效覆盖。在较大规模的变电站中，被监测设备分布较广，如要保证所有设备的正常监测，将需要大量的无线中继装置来保证无线信号的有效覆盖，无形中增加了系统成本。当出现穿墙的无线传输情形时，将需要更多的无线中继节点。为此考虑加入有线网络来解决这一问

7、题，在图1中，即在变电站测温区域与控制室主机之间使用RS485总线。在每个ZigBee无线测温网络中，使用星型网络拓扑，便于网络的监控与管理。如果设备数量种类较多时，可以增设中间路由节点，扩展成簇状网络拓扑。并根据一定的方式将温度传感器进行分组，如按照设备类型分组等，能进一步加强网络中传感器的识别与管理，从而能使上述无线测温网络适用于不同规模的测温区域。当无线网络中的路由节点发生故障时，路由节点的子节点，如终端的温度传感器节点，虽然能够正常采集数据，但是无法将数据传递给网络中的数据集中器。此时可以借助ZigBee的自组网特

8、性，将这些子节点连接到附近其他正常工作的路由节点，通过新的路由节点将测量到的设备温度数据传输到网络协调器中，保证温度数据的连贯性。2.3数据模型设计对于同一个电气设备，可能存在多个温度监测点，在进行传感器ID与设备ID关联时，采用了面向对象的方式进行关联，把被监测设备作为一个对象来看待。以隔离开关为例，