变电站中低压开关柜过热故障在线监测系统
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摘要
开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一，但是经常因为开关柜局部过热，而引起事故，造成损失。在以往的开关柜过热故障检测中，采用人工巡检，不仅费时、费力，而且不易及时发现事故。开关柜过热故障在线监测系统不仅克服了开关柜内高温、高压、强磁场环境下温度不易监测的难题，而且通过监控软件实时显示开关柜内测点的当前温度值，并做出报警处理，节省了大量人力、物力，提高了事故预判的准确性、实时性。
本文从硬件和软件两个方面介绍了监测系统的设计过程。硬件方面设计了两种不同的温度传感系统：中压开关柜过热故障监测采用光纤式温度传感器，同时采用光纤传输数据；低压开关柜采用单总线数字式温度传感器，数据采用无线传输。监测系统软件主要实现了实时显示测点温度，并对温度数据做出分析、报警、保存等功能。及时提醒工作人员对报警情况做出处理，避免事故的发生。
通过现场实验，开关柜过热故障在线监测系统运行良好，达到了预期的设计目标，为开关柜的安全应用提供了保证。
As the most important equipment, Metal-clad switchgear guarantee the safe operation of electric power system. Sometimes, the temperature of part of Metal-clad switchgear maybe over the limit of safe operation, and then arouse accident, bring losing. In past, workers check up the Metal-clad switchgear on schedule, which takes time and hard sledding, can not work efficiency and betimes. On-line real-time monitoring for temperature overcome the difficulties of high temperature, high voltage and high magnetic field, to be a new method of checking up the Metal-clad switchgear. It can show the temperature of the spot of being monitored, judge the temperature and give an alarm. The system saves lots of resource and improves the veracity.
The paper presents the detail about the procedure of the design for the system from both hardware and software aspects. There are two defferent design of hardware: optical fiber temperature sensor is used for middle-voltage Metal-clad switchgear, which data is transferred by optical fiber; another one is 1-Wire Digital Thermometer, it is used for lower-voltage Metal-clad switchgear, and the data is transferred by unwired. The software of On-line real-time monitoring for temperature can show the temperature real-time, analyse the data, gave an alarm, save the data, and so on. The system can awoke the workers about the alarm in time, avoiding the accident.
The result of the axperiment indicates the new system works well, it has accomplished the design aims of anticipating, providing a good guarantee of the safe operation of Metal-clad switchgear
本文从硬件和软件两个方面介绍了监测系统的设计过程。硬件方面设计了两种不同的温度传感系统：中压开关柜过热故障监测采用光纤式温度传感器，同时采用光纤传输数据；低压开关柜采用单总线数字式温度传感器，数据采用无线传输。监测系统软件主要实现了实时显示测点温度，并对温度数据做出分析、报警、保存等功能。及时提醒工作人员对报警情况做出处理，避免事故的发生。
通过现场实验，开关柜过热故障在线监测系统运行良好，达到了预期的设计目标，为开关柜的安全应用提供了保证。
As the most important equipment, Metal-clad switchgear guarantee the safe operation of electric power system. Sometimes, the temperature of part of Metal-clad switchgear maybe over the limit of safe operation, and then arouse accident, bring losing. In past, workers check up the Metal-clad switchgear on schedule, which takes time and hard sledding, can not work efficiency and betimes. On-line real-time monitoring for temperature overcome the difficulties of high temperature, high voltage and high magnetic field, to be a new method of checking up the Metal-clad switchgear. It can show the temperature of the spot of being monitored, judge the temperature and give an alarm. The system saves lots of resource and improves the veracity.
The paper presents the detail about the procedure of the design for the system from both hardware and software aspects. There are two defferent design of hardware: optical fiber temperature sensor is used for middle-voltage Metal-clad switchgear, which data is transferred by optical fiber; another one is 1-Wire Digital Thermometer, it is used for lower-voltage Metal-clad switchgear, and the data is transferred by unwired. The software of On-line real-time monitoring for temperature can show the temperature real-time, analyse the data, gave an alarm, save the data, and so on. The system can awoke the workers about the alarm in time, avoiding the accident.
The result of the axperiment indicates the new system works well, it has accomplished the design aims of anticipating, providing a good guarantee of the safe operation of Metal-clad switchgear
引文
1 孟庆民．高压开关设备的温度在线监测研究．电器制造，2006．(12)
2 许一声，顾霓鸿．高压开关柜触头温度在线检测仪．高压电器，2005．4 41(2)：139-140
3 吕鹏刚．10kV开关柜烧损事故分析．水利电力机械．2007．1(21)：25-27
4 王扬式．开关柜设计的若干趋势．电气开关，1994．5 5(13)：28-30
5 时斌，蒋玉俊．基于光纤传感器的开关柜及其接点温度的在线监测系统．电气时代，2007．1(3)：8-10
6 刘长华，徐亚军．基于光时域反射法的分布式光纤应力传感器．仪表技术与传感器，2005．6(5)：18-20
7 ZigBee Alliance, ZigBee Specification, Version 1.0, 2004
8 山西省运城市变电站开关柜温度监测任务设计书
9 北京安伏电子技术公司．Nsmart系列光纤式温度在线监测仪技术册．2004
10 孙学康 张金菊．光纤通信技术．人民邮电出版社．2004．6
11 袁国良．光纤通信简明教程．清华大学出版社．2006．11
12 乔学光 贾振安．光纤广栅温度传感器理论与实验．物理学报．2004
13 张越．高压开关温度在线监测技术的研究．燕山大学工学硕士论文．2001．3
14 衣红钢 巩宪锋．高压开关柜隔离触头温度监测研究．中国电机工程学报．2006 26(1)：155-158
15 钨钢 李进．光纤在开关柜触头温度监测中的应用．高压电器．2006 61(3)：167-169
16 DALLAS SEMICONDUCTOR. DS1820 1-WireTM Digital Thermometer. www.dalsemi.com
17 DALLAS SEMICONDUCTOR. DS18B20 Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer. www.dalsemi.com
18 技术文档．CCl000极低功耗单片收发IC 2.0．
19 余永权．Flash单片机原理及应用．电子工业出版社．2000．9
20 高压开关柜母线温升在线测量装置的设计．中国机械资讯网(www.cmiw.cn)
21 武建文 王小波．终端用户开关柜微机保护装置．电气时代．2005
22 Jeffrey Richter[美]著．王建华等译．Windows核心编程．北京机械工业出版社，2005．5
23 Andrew S．Tanenbaum[荷]著．潘爱民译．计算机网络．北京清华大学出版社． 2008．8
24 严蔚敏 吴伟民．数据结构。北京清华大学出版社．1996
25 Bruce Eckel[美]著．刘宗田等译．C++编程思想．北京机械工业出版社．2000．5
26 Scott Meyers[美]著．候捷译．More Effective C++(中文版)．中国电力出版社，2003．3
27 Erich Gamma[美]等著．李英军等译．设计模式-可复用面向对象软件的基础．机械工业出版社．2000．9
28 Randal E．Bryant，David O’Hallaron[美]著．龚奕利等译．深入理解计算机系统．中国电力出版社．2004．5
29 David J．Kruglinski，Scot Wingo，George Shepherd[美]著．希望图书工作室译．Visual C++ 6.0技术内幕。北京希望电子出版社．1999．5
30 Richard C．Leinecker，Tom archer[美]著．张艳等译．Visual C++6宝典．北京电子工业出版社．2000．3
31 张琦等．Windows下多线程数据采集技术．测控技术．2001(11)：33-36
32 周炎涛．Windows中的多线程编程技术及其实现．计算技术与自动化．2002(3)：9-11
33 求是科技．Visual C++ 6.0数据库开发技术与工程实践．北京人民邮电出版社．2004．1
34 候俊杰等．深入浅出MFC．华中科技大学出版社．1998．9
35 求是科技．Visual C++数据库通用模块及典型系统开发．人民邮电出版社．2006．2
36 谭思亮等．Visual C++串口通信工程开发实例导航．人民邮电出版社．2004．3
37 闵艳 周树杰 张世博．在Visum C++中任意多个控件的创建．计算机工程与设计．2003(8)：25-27
38 党引弟．软件可靠性技术．现代电子技术．2004(22)：71-73
39 O. J. Vahamak. Arc Protection as Integrated Part of Line Protection Relays. South African Power System Protection Conference. 2002
40 A. de Jongh. Internal arc specifications and protection for Metal-clad switchgear. ESI Africa. 2002
41 R. A. Jones. Staged Tests Increase Awareness of Arc—Flash Harzards in Electrical Equipmen. IEEE Petroleum and Chemical Indutry Conference. 1997.9
42 Whistle D B, Gray I D. A new technique for condition monitoring of MV metal clad switchgear. Trends in Distribution Switchgear. 1998 10(11): 10-12
43 StanleyB．Lippman Josee Lajoie著．李师贤，蒋爱军等译．C++ Primer中文版．人民邮电出版社．2006．3
44 付俊明等．Visual C++6.0 MFC类库参考手册．人民邮电出版社．2005．3
45 Davis Chapman著．学用Visual C++6.0．清华大学出版社．1999．9
46 施伯乐，朱扬勇．数据库与智能数据分析—技术、实践与应用．上海复旦大学出版社．2003(3)：7-10
47 Kynma. K. Fiber-Optical Instrument for temperature measurement. IEEE J. of Quantum electronics. 1992. 18(6): 676-679
48 郭文元．高电压在线温度监测器的研制，高电压技术．1997．23(2)：22-24
49 魏敬和 张震宇．强电磁场中温度测量技术的研究．光电子技术．1998．18(1)：80-83
50 Brenci M. Thermochromic transducer optical temperature sensor. SPIEProceedings. 1984: 515
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