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高压开关触头温度实时无线监测系统的设计与实现

作者:不详 来源:RFID世界网 2012-02-01 08:59:58

摘要:高压开关柜是发电厂和变电站的重要电器设备,其内部通常有六组动静触头和多处母排接头。由于这些连接部件长期处于高电压、大电流的工作状态,只要触头或接头的接触电阻有微小的增大,都将引起触头或接头处温度升高,如果没有及时处理,将会产生恶性循环,最终导致烧毁高压开关柜,甚至直接影响电力系统正常供电而造成巨大的经济损失。因此,对高压开关柜中触头和接头的温度进行实时监测,对于保障高压开关柜的安全运行,乃至电网的正常运转具有十分重要意义。

关键词:高压开关[0篇]  无线监测[1篇]  nRF905[4篇]  

  2.3 无线通信协议设计

  无线通信容易受到干扰,发送的数据越长受到干扰的程度越大,同时功耗也越大,所以设计中遵循的原则是:即要满足应用需求又要保证数据的可靠和低功耗。对变送器无线模块的配置:可配置频道达170个,频道的选择与DI地址绑定,就可以确保各个DI所组成的网络不冲突;工作频段为433 MHz;发射功率为-10 dBm,实测传送距离可达50 m,已满足现场应用需求;为了提高稳定性,开启自动重发功能;发送和接收地址都为1 B,发送和接收字节都为4 B;禁止参考时钟输出,以降低功耗;CRC校验为8 b模式;虽然无线数据包中已经包含了地址匹配和CRC校验,但是为了数据传输更可靠,数字帧中加入DI地址和变送器地址作为数据包的识别码;则变送器发送至DI无线数据包格式如表1所示。

  2.4 低功耗设计

  变送器中功耗最大的是无线模块,其他器件耗电量很小,而且大部分时间工作在休眠状态下。当nRF905处于接收状态时,工作电流约为9 mA;处于发送状态时,工作电流约为12.5 mA(输出功率为-10 dBm时)。如果无线模块一直运行,那么电池很快就会被耗尽。为了降低功耗,同时又保证数据通信畅通,根据系统对温度测量的需求,变送器只发送数据不接收数据,无数据发送时,无线模块进入休眠状态,无线模块休眠时功耗小于2μA;发送数据采用间歇式工作,当温度数据无异常,1 min上传一次数据,当温度数据异常时,立即上传数据;无线模块的休眠至开始发送数据时间tstart-up<0.2 ms,前导码发送时间tpreamble<0.2 ms,无线数据包长度N all="6" B,传输速率BR=50 Kb/s,数据发送完毕至无线模块休眠时间toff<0.2 ms,则发送一次数据包时间Tsend为:

  无线模块的平均工作电流(μAh)=发送电流。Tsend.次数+休眠功耗=12.5×1.46×60/3 600+2=2.31μAh

  单片机休眠时功耗小于2μA,变送器的静态平均电流小于4.31μA,因此若变送器平均工作电流以5μh计算:

  使用时间(年)=电池容量(Ah)/365(天)/24 h/平均电流(μAh)×1 000 000=1/365/24/5×1 000 000△22.8(年)

  因此,理论计算用1 Ah的电池可供变送器工作22.8年。

  经实测,变送器发送一次数据的总时间T总=唤醒时间+Tsend+进入休眠时间=1.6 ms,发送数据时的电流为14 mA,静态时的平均电流为5.5μA,则1 Ah的电池可供变送器工作19年,已满足设计需求。

  2.5 抗电磁干扰设计

  变送器贴附于母排接头表面和接近开关触头的触臂上,而母排或触臂上有大电流流过,会形成较大的电磁场,对变送器造成很大的电磁干扰,因此,必须采取一定的屏蔽措施来保证变送器的可靠运行。变送器的实物剖面图如图6所示,除天线外接,其他所有电路包装于一屏蔽的盒内,最大程度减少电磁辐射对变送器的干扰;温度传感器贴附在导热片上,变送器的导热片一面贴于被测量的监测点上,盒内空间全部灌胶;为了提高绝缘性能,用热缩管包裹整个变送器。

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