基于ABC三相電的電網監測系統監控終端的設計
摘要:為了有效解決遠程實時監測電網線路的ABC三相電溫度和周邊環境情況,實現電網的智能預警,減少人力和物力資源的投入及人工監控的弊端,設計了電網監測系統。該系統在嵌入式Linux操作系統基礎上,采用GPRS無線通信技術,通過基于ARM9的S3C2440A處理器對采集的傳感器信息進行處理,實現智能實時監控,不僅保障用電單位的用電處于安全狀態,而且也為整個電網的安全經濟運行創造了條件。電網監測系統分為主控中心和監控終端兩部分。本文主要討論監控終端設計。
本文引用地址:http://www.104case.com/article/192734.htm引言
當前,電網龐大復雜,輸電設施多在距離人們居住地方較遠的山上、陡坡等處架設,一方面管理人員不易對故障設施檢測并修復,另一方面很容易對管理人員的人身安全帶來威脅。尤其在較寒冷的冬天,電力工作人員須在冰冷、濕滑的環境下,對電網設施進行清冰、檢測等工作,很容易出現安全事故[1]。
針對上述安全問題,以及在國家大力發展智能電網的環境下,本文設計了一種新型的輸電設施監控系統。通過本系統,可以自動地對輸電設施進行全天候的監控,如果監測到輸電設施各個參數的數據有異常,系統會將警報信息自動發回給遠端的服務器系統,實現實時監控。
系統設計
本系統主要采用了以ARM9為核心的TQ2440開發板作為數據處理平臺,并分為兩部分:主控中心與監控終端,本文主要討論電網監測系統的監控終端設計。在監控終端處,主要對電網的A、B、C三相電電力線纜接頭處的溫度和電網塔桿的角度進行監測,同時對外界環境中的溫度、濕度、風速、陰晴度進行了監測。并利用GPRS無線通信技術,將各個傳感器采集到的數據發送回主控中心,主控中心再進行相關的處理。考慮監控終端野外工作的特性,采用了太陽能電池板進行供電,同時也實現了太陽能自動跟蹤系統,保證了監測設備供電的特殊性。
監控終端功能設計
監控終端設計主要采用S3C2440作為處理器,并結合了TLC2543 AD 轉換芯片、風速傳感器、濕度傳感器、鉑電阻(PT100)、溫度傳感器和角度傳感器對電網上的電力線纜的ABC三相電接頭處溫度和塔桿的傾斜角度以及外界環境的溫度、濕度、風速進行監測,并通過GPRS無線傳輸技術將數據傳回主控中心。監控終端系統模塊圖如圖1所示。

A、B、C三相電溫度檢測
高壓線纜表面溫度測量,對傳感器的要求比較苛刻。本系統采用的傳感器件為WZP型Pt100鉑電阻,具有抗震動、穩定性好、準確度高等特點,滿足這一特殊環境使用要求。測量電路主要包括三個部分:恒流源電路、模擬信號放大部分、AD轉換部分。恒流源電路利用運放原理[2]搭建,輸出端接鉑電阻接反相輸入端形成負反饋,利用基準電壓源芯片LM336得到2.5V電壓接精密電阻到運放負向輸入端,由虛短虛斷的原理可知流過鉑電阻電流大小等于流過精密電阻的電流,實測恒流效果較理想。放大部分采用AD620(標準三端運放)運算放大器,外接合適的增益電阻,可實現0~1000倍的增益放大,使用簡單。數模轉換采用12位AD轉換芯片TLC2543,對模擬信號進行轉換后,送處理器進行數據處理。設計的運算放大器放大增益為20,可實現-100℃到+100℃的準確測量,完全滿足實際使用要求。三相線表面溫度測量原理設計圖如圖2所示。

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