基于ABC三相電的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)

摘要：為了有效解決遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)線路的ABC三相電溫度和周邊環(huán)境情況，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能預(yù)警，減少人力和物力資源的投入及人工監(jiān)控的弊端，設(shè)計(jì)了電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在嵌入式Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用GPRS無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)基于ARM9的S3C2440A處理器對(duì)采集的傳感器信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅保障用電單位的用電處于安全狀態(tài)，而且也為整個(gè)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造了條件。電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為主控中心和監(jiān)控終端兩部分。本文主要討論監(jiān)控終端設(shè)計(jì)。

引言

　　當(dāng)前，電網(wǎng)龐大復(fù)雜，輸電設(shè)施多在距離人們居住地方較遠(yuǎn)的山上、陡坡等處架設(shè)，一方面管理人員不易對(duì)故障設(shè)施檢測(cè)并修復(fù)，另一方面很容易對(duì)管理人員的人身安全帶來(lái)威脅。尤其在較寒冷的冬天，電力工作人員須在冰冷、濕滑的環(huán)境下，對(duì)電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行清冰、檢測(cè)等工作，很容易出現(xiàn)安全事故^[1]。

　　針對(duì)上述安全問(wèn)題，以及在國(guó)家大力發(fā)展智能電網(wǎng)的環(huán)境下，本文設(shè)計(jì)了一種新型的輸電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)本系統(tǒng)，可以自動(dòng)地對(duì)輸電設(shè)施進(jìn)行全天候的監(jiān)控，如果監(jiān)測(cè)到輸電設(shè)施各個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)有異常，系統(tǒng)會(huì)將警報(bào)信息自動(dòng)發(fā)回給遠(yuǎn)端的服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主要采用了以ARM9為核心的TQ2440開(kāi)發(fā)板作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，并分為兩部分：主控中心與監(jiān)控終端，本文主要討論電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控終端設(shè)計(jì)。在監(jiān)控終端處，主要對(duì)電網(wǎng)的A、B、C三相電電力線纜接頭處的溫度和電網(wǎng)塔桿的角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)外界環(huán)境中的溫度、濕度、風(fēng)速、陰晴度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。并利用GPRS無(wú)線通信技術(shù)，將各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送回主控中心，主控中心再進(jìn)行相關(guān)的處理?？紤]監(jiān)控終端野外工作的特性，采用了太陽(yáng)能電池板進(jìn)行供電，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，保證了監(jiān)測(cè)設(shè)備供電的特殊性。

監(jiān)控終端功能設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控終端設(shè)計(jì)主要采用S3C2440作為處理器，并結(jié)合了TLC2543 AD 轉(zhuǎn)換芯片、風(fēng)速傳感器、濕度傳感器、鉑電阻(PT100)、溫度傳感器和角度傳感器對(duì)電網(wǎng)上的電力線纜的ABC三相電接頭處溫度和塔桿的傾斜角度以及外界環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)傳回主控中心。監(jiān)控終端系統(tǒng)模塊圖如圖1所示。

　　A、B、C三相電溫度檢測(cè)

　　高壓線纜表面溫度測(cè)量，對(duì)傳感器的要求比較苛刻。本系統(tǒng)采用的傳感器件為WZP型Pt100鉑電阻，具有抗震動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，滿足這一特殊環(huán)境使用要求。測(cè)量電路主要包括三個(gè)部分：恒流源電路、模擬信號(hào)放大部分、AD轉(zhuǎn)換部分。恒流源電路利用運(yùn)放原理[2]搭建，輸出端接鉑電阻接反相輸入端形成負(fù)反饋，利用基準(zhǔn)電壓源芯片LM336得到2.5V電壓接精密電阻到運(yùn)放負(fù)向輸入端，由虛短虛斷的原理可知流過(guò)鉑電阻電流大小等于流過(guò)精密電阻的電流，實(shí)測(cè)恒流效果較理想。放大部分采用AD620(標(biāo)準(zhǔn)三端運(yùn)放)運(yùn)算放大器，外接合適的增益電阻，可實(shí)現(xiàn)0~1000倍的增益放大，使用簡(jiǎn)單。數(shù)模轉(zhuǎn)換采用12位AD轉(zhuǎn)換芯片TLC2543，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，送處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器放大增益為20，可實(shí)現(xiàn)-100℃到+100℃的準(zhǔn)確測(cè)量，完全滿足實(shí)際使用要求。三相線表面溫度測(cè)量原理設(shè)計(jì)圖如圖2所示。