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1、江西理工大学应用科学学院毕业设计供配电系统高压设备运行温度多点检测系统设计摘要开关柜是重要的输配电设备，在电力系统中起着非常关键的作用。在设备长期运行中，由于触头老化或超负荷运行，容易导致局部温度过高，如果没有及时排除，最终将引发火灾等事故。因此，对开关柜进行监测具有重要意义，尽量做到提早预防、提早发现、及时处理。本文给出的开关柜温度在线监测系统设计，采用红外温度传感器采集开关柜内母线排温度，所得的模拟信号经过A/D转换后送到现场控制单元，由微处理器对数据进行处理。最终得到的温度值由液晶屏显示。控制单元根据设定值判断温度是否超限，若超限则启动报警装置。数据通过RS-485串口通信上传到管理计算
2、机，实行远程监控。系统传感器、电路板工作所需电源都由板上集成的电源模块供给，与外接电源隔离，RS-485通信采用光电隔离处理。在处理温度数据时，采取多次测量，去掉最大、最小值后取平均值的方法，数据传送采用偶校验。监控软件可以实时采集数据，并进行显示、存档和对比处理，具备记录、报警、打印、设置等功能。系统使用MFC开发温度监控软件，数据存储采用目前实时通信系统中比较常用的关系型数据库Access 2000，采用ADO访问技术。关键词: 开关柜；在线实时监测；传感器；A/D转换IIIAbstractSwitchgear is one of the most important parts of t
3、he electric system. But there are always some accidents here because of the high temperature. We all know that the current gets across the resistance will heat the equipments. When the temperature exceeds the limt then a fire happens which causes a lot of damage. Also the temperature goes too high i
4、s a signal of the error of the equipment which is the base of the electric system. Therefore, monitor system means a lot to the electric system. It can ensure the electric system to work well. This system is based on the microcontroller MSP430F149, using IR temperature measurement technology. The AD
5、7656 transfers analog inputs into digital outputs and then passes to MSP430F149. Using micro-processor to process the frequency signal of infrared temperature sensors and to display the temperature, and give an alarm according to the rising temperature of switchgears measuring part. The monitoring s
6、ystem sends temperature data to computer through RS-485.The power supply of the system is isolated from the outside.Also RS-485 communication is optical isolated. The final temperature is an average of several measurements, except the largest and the smallest data. Verifying even when the data is tr
7、ansferd to the computer. The software of on-line real-time monitoring for temperature can show the temperature real-time, analyse the data, give an alarm, save the data, and so on. The system can notify the workers about the alarm in time to avoide the accident. The software is empoldered using MFC.
8、 The temperature is saved to the Access 2000 database. The software uses ADO technique to read the data from the database.Key words: switchgear; on-line real-time; sensor；AD conversion目录摘要IAbstractII1 绪论11.1选题目的及意义11.2 研究技术现状11.3 主要内容和安排22 红外测温原理和方案设计42.1 红外测温原理42.2 红外测温影响因素52.3红外测温系统组成结构62.4系统总设计方案
9、62.5硬件功能72.6软件功能8本章小结83 系统硬件设计103.1设计方案103.2器件选型103.3各功能模块电路设计123.4 PCB设计173.5本章小结184 现场控制软件单元设计194.1开发环境简介194.2程序总体设计204.3.数据采集214.4数据处理224.5 LCD显示224.6中断处理234.7偶校验函数244.8 本章小结245 上位机监控软件设计255.1监控界面简介255.2各功能模块设计255.3本章小结286 总结与展望296.1工作总结296.2 展望29致 谢30参考文献31附录A:外文翻译-原文部分33附录B：外文翻译-译文部分35附录C:硬件PCB
10、图37编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页1 绪论1.1选题目的及意义近年来红外测温技术被越来越多的企业和厂家所认识和接受，在冶金、石化、电力、交通、水泥、橡胶等行业得到了广泛的应用。红外测温具有如下优点：(1)、不需要接触被测物体，不会扰乱被测物体的温度场，不影响温场分布，从而具有较高的测量准确度；(2)、在测量过程中，光电器件不必和被测介质达到热平衡，所以测量速度快，因而能检测温度的迅速变化过程，并能测量运动物体的温度；(3)、 测温范围广，采用红外接受器件，可以测量相当高的温度，下限可测量-170；(4)、测量距离可近可远，近者可达几厘米，甚至
11、更小，远者可达近百公里；(5)、可以测量小面积的目标，目前可测量出直径小至7.5m的目标温度；(6)、测量对象以黑体最为合适，但也可以测量一般物体。正是这些优点使得红外测温技术得到越来越受到广泛的应用，该技术在温度测量领域具有不可替代的优势。随着电力系统的大容量化、高电压化、结构复杂化、用电客户对电网稳定性提出越来越高的要求，供电控制设备的安全运行对社会生产具有非常重要的作用。因此对供电控制设备进行实时的状态监测十分必要。电力系统中，开关柜的应用相当广泛，担负着开合电气设备、保护设备安全的双重重任，其内部导电连接处的接触特性直接影响到控制器件工作的可靠性。开关柜由许多继电器和强电控制器组成，在
12、设备长期运行过程中，会出现接触点老化、接触不良、接线柱松动等情况。这些情况容易导致设备局部发热或者产生电弧，烧蚀周围部件，造成设备损坏、停电事故甚至引发火灾，给工厂、企业单位、国家等造成巨大经济损失。为了确保电力系统的安全运行，最大程度地降低事故发生率，需要对开关柜关键部位的温度进行在线监测，达到对设备运行情况的实时了解，以减少设备故障次数，防止重大安全事故的发生。本文针对该问题旨在设计实现一套基于红外测温传感器的温度监测系统。1.2 研究技术现状1.2.1 开关柜测温技术研究开关柜大多处于高温、高压、强电场、强电磁环境中，要实现对它的温度测量，必须保证测量装置在上述恶劣环境条件下具有较强的适
13、应能力。目前开关柜测温方式大多采用接触式测温和非接触式测温两种形式。接触式测温是通过设在测量点的温度传感器直接测量温度，有热电偶间接测温法、集成温度传感器测温法等。非接触式测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，有红外传感器测温法、光纤温度传感器测温法等。接触式测量的优点在于测量点位置不受限制，传感器安装布局灵活、简单、可靠，且测量精度高。其缺点在于必须要求传感器在高温、强电场、强磁场环境条件下具有较强的可靠性，还必须解决传感器与采集部分的高压隔离以及传感器自身的工作电源问题。而且由于测温元件需与被测介质接触后进行热交换，才能达到热平衡，从而具有一定的安全隐患。另外，接触
14、式传感器受到耐高温材料的限制，接触式测温不能应用于很高温度的测量。非接触式测温的优点在于接收器(传感器)可远离被测对象，解决了高压隔离以及传感器环境温度高的问题，测温速度较快，不会破坏被测物体的温度场。其缺点是只能测量在传感器视角范围内的测量点的温度，且受到物体的发射率，被测对象到测量装置之间的距离，烟尘和水汽等其它介质的影响，一般测温误差较大。 上述两种测温形式常用的方法有贴色片测温法、热敏电阻式测温、光纤测温、红外辐射测温法。贴色片测温根据色片颜色随温度的不同而发生变化的原理来实现温度的测量，测温准确度低，可靠性差。热敏电阻式测温系统在开关柜内部恶劣的环境下具有很大的误差，布线复杂且易损坏
15、、维护量大。光纤测温是将光纤作为温度传感器，通过温度变化调制透过光纤的光强来确定温度，对光源、发射和接收电路的技术和稳定性要求高，测量速度慢、空间分辨率低、系统实现困难。光纤测温的另一种形式是以半导体温度传感器作为探头，光纤作为传光介质，该方法缺点在于测量装置大，减小了开关柜内的绝缘空间，给开关柜的安全运行带来隐患，另外还需要外加工作电源，更换电源时需停电，影响系统的运行。红外辐射测温法，是通过感知被测目标的温度变化对应红外辐射变化来确定其温度，也是一种非接触测量方式，其测量结果受环境影响大，准确度较低，可通过大量实验数据对测量结果进行校正。1.2.2 国内外研究状况目前国内外对高压开关柜温度的测量同样通过上述两种方式来实现。国外的ABB配电公司开发了一种名为“SafeGuard”的温度监测系统，用于对高压开关柜的关键部位进行连续不断的温度测量。其原理是采用一个SAW元件直接安装在测量点上作为温度传感器，利用传感器的信号通过振荡电路产生一个频率与温度相关的脉冲信号，使用微处理器进行数据分析，实现与PC机监测的连接。整个系统采用全数字化设计以抑制强电磁场干扰，并用微机联网对高电位上三相多点的温度实行二十四小时连续集中遥测和实现过热报警。我国北京安伏电子技术有限公司开发的SCAN-3000分布式光纤测温系统，该系统采用一种由光纤传输温度信号的
