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1、辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）教 务 处2015年5月中文题目：低压开关柜智能监控系统外文题目：Intelligent monitoring system for low voltage switchgear毕业设计（论文）共 49 页（其中：外文文献及译文13页） 图纸共1张 完成日期 2015年06月 答辩日期 2015年06月摘要开关柜作为变电站的重要电气设备，担负着关合及断开电力线路、保护系统安全的双重作用,对变电站的安全、可靠运行起着举足轻重的作用。我国经济建设和改革开放的蓬勃发展，电力系统的应用及其安全得到广泛关注,然而对用电设备的监测与监控却种供电配电柜组，这些配电柜组的安
2、全是用电安全的重要保障。对配电柜的是一个长期未能解决的问题。我国的发电厂、工矿企业等用电场所大都配备各工作状态、工作环境的监测是保障配控制装置,采用智能检测技术设计合理的开关柜温度、湿度电柜安全工作的重要手段。 本课题主要研制电力开关柜内各参数的检测与检测和状态模拟系统,实现对开关柜工作状态模拟和环境监测。论文首先介绍了当前开关柜测温的几种方法及光纤光栅测温法的优势,基于光纤光栅温度传感技术提出了一种利用光纤光栅测量开关柜触头温度的方案。该方案采用光纤光栅作为传感元件,利用波分复用技术实现对开关柜触头温度的在线监测。关键词:开关柜；在线监测；温度传感器；实时监控软件IAbstract As t
3、he important electrical equipment in substation，switchgear shoulders the dual role of closing and disconnecting the power line and protecting the system security,which plays an important role for the substations,safe and reliable operation.The vigorous development of Chinas economic construction and
4、 reform and opening up, the application and their security of the power system are widespread concerned, however, monitoring and control of electrical equipment is a long-term unresolved issue. Our countrys power plants, industrial and mining enterprises and other electricity places mostly equip wit
5、h a variety of power supply and distribution Libraries group, the safety of the Distribution Libraries group is an important guarantee of the safe use of electricity. The monitoring of the working status and the work environment of the distribution cabinet is an important mean to protect the securit
6、y of the distribution cabinet.The topic mainly develops a kind of device which can detect and control various parameters of the power switch cabinet, using intelligent detection technology to design the reasonable switch cabinet temperature and humidity detection and status simulation systems,so tha
7、t it can realize the working status simulation and environmental monitoring of the switch cabinet.The current methods of temperature monitoring of switchger and the advantages of fiber Bragg gratings temperature monitoring is introduced in this paper.Then based on the fiber Bragg gratings sensing te
8、chnique,we design a system that could measure the temperature of the contact of switchgear.The design uses fiber Bragg gratings as the sensing elements and realizes the on-line temperature monitoring of the contact inside switchgear with WDM technology.Keywords：Metal-clad switchgear；on-line monitori
9、ng；temperature sensor ；real-time monitoring softwareI目录前言11绪论21.1设计背景和意义21.2开关柜智能监控系统的研究31.3系统检测软件的设计要求41.4现有开关柜测温方案比较41.5课题主要任务62开关柜智能监控系统的总体设计72.1监控系统的硬件结构82.2监控系统软件功能设计103监控系统的硬件设计123.1温度传感器的选择123.2光纤光栅温度传感器原理133.3电压传感器的选择153.4电流传感器的选择153.5传感器的主要安装步骤如下:163.6开关柜数据采集器163.6.1最小系统电路设计193.6.2时钟电路193.6
10、.3 复位电路203.8串口通信接口电路223.9键盘输出244监控系统的软件设计264.1软件系统结构264.2软件框架284.3服务器的设计284.4实时库的设计294.5报警服务器的设计294.6历史数据保存模块设计305技术与经济分析326结论33致谢34参考文献35附录A 译文36附录B 外文文献42 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言开关柜（又称成套开关或成套配电装置）是以断路器为主的电气设备，是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置
11、。它由柜体和断路器两大部分组成，具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。柜体由壳体、电器元件（包括绝缘件）、各种机构、二次端子及连线组成。开关柜防护要求“五防”：防止误分误合断路器、防止带电分合隔离开关、防止带点合接开关、防止带接地分合断路器、防止误入带电间隔。开关柜有一定的正常使用条件，如环境温度，环境湿度，海拔高度，地震烈度等。一般情况下，环境的温度和湿度是我们必须要考虑的条件。开关柜的环境温度要求周围空气温度不超过40(上限)，一般地区为-5(下限)，严寒地区可以为-15，环境的温度过高，金属的导电率会减低，电阻增加，表面氧化作用加剧。过高的温度也会使得柜内的绝缘件的寿命大大缩短，绝
12、缘强度下降。反之，环境温度过低，在绝缘件中会产生内力，最终会导致绝缘件的破坏。环境湿度日平均值不大于95%，月平均值不大于90%。湿度过高会导致开关柜在作业过程中发生故障。因此对其进行温度和湿度的检测是至关重要的。1绪论1.1设计背景和意义低压开关柜智能监控系统主要用于发电厂、石油化工、冶金、纺织、高层建筑等公众场合和工业领域，在大型发电厂、石油化工等自动化程度高、需要与计算机接口的场所。伴随着我国国民经济的不断持续发展，用电量也随之大幅度提高，电力系统的安全运行关系到我国经济的发展和人民生活的稳定。开关柜在电力系统的运行中起到开合、控制和保护的作用，它的正常运行与否将直接影响到变电站甚至整个
13、电力系统的正常运行状态，因此，如何保障开关柜的正常运行，对整个电力系统的安全运行将显得格外重要。可是实际生产中，开关柜一直处于长期运行中，其上的各个触电及连接点等部位由于老化、污染易造成间隙过大或接触电阻增大，在电流通过，特别是用电高峰期，容易产生发热现象，如果不能及时发现并处理，将会任由温度升高，引发事故的产生。随着变电站综合自动化系统的不断普及，无人值守的变电站成为变电站发展的必然趋势，为实现电力企业减员增效、提高劳动生产率、促进电网安全和稳定等方面起了积极作用。开关柜作为变电站的极其重要电气设备,担负着关合及断开电力线路、保护系统安全的双重作用，对变电站的安全、可靠运行起到举足轻重的作用
14、。 现代电力系统对电能质量的要求越来越高，相应地对开关柜运行的可靠性也提出了更高的要求。同时，随着传感器技术、信号处理技术、计算机技术、人工智能技术的发展，使得对开关柜的运行状态进行在线监测，及时发现故障隐患并对累计性故障做出预测成为了可能。它对于保证开关柜的正常运行，减少维修的次数，提高电力系统的运行可靠性和自动化程度具有极其重要意义。图1-1 开关柜结构示意图A-断路器室；B-母线室；C-电缆室；D-仪表室；1-母线；2-静触头盒；3-断路器；4-接地开关；5-电流互感器；6-电容分压器；7-避雷器Fig.1-1 The fabric schematic of the switchgear
15、 panelA-Circuit breaker room; B-Bus bar room; C-Cable room; D-Instrument room; 1-bus-bar; 2-Static contact box; 3-Circuit breaker; 4-Earthing switch; 5-Current transformer; 6-Capacitor voltage divider; 7-Arrester1.2开关柜智能监控系统的研究由于我国的开关柜绝大多数采取封闭式结构,散热条件比较差,并且长期处在高电压、大电流、强磁场的环境之下，开关柜内就会温度升高，使触头的接触电阻增大。当温度过高，使接触电阻超过国家标准规定的接触电阻值，就会加速触头表而氧化，而氧化又会进一步使导致接触电阻上升，并促使触头发热，温度上升，形成恶性的循环。当触头的温度超过一定范围，就会导致其内部材料的机械强度下降，接触电阻增大，同时过热会引起绝缘材料的老化
