辽宁工程技术大学
本科毕业设计（论文）
摘要
在电力系统中，一次设备的温度变化是一个非常重要的指标，它关系到电力设备能否安全稳定运行。在变电站运行过程中，一次设备的接点由于设备制造、触点氧化、电弧冲击等原因，会导致接点的接触电阻增大，使温度上升。当温度上升到一定程度后，设备的机械强度和电气强度会出现下降，严重时会导致电气设备的短路，甚至造成设备的损毁，严重威胁电网的安全运行。对电气设备的温度进行实时监测，可以帮助值班人员尽早发现问题，消除隐患，确保电力系统的安全运行。
遵循变电站网络与通信协议 IEC61850 标准，利用通信技术、温度传感器技术、温度告警算法、监控中心技术等温度在线监测技术，开发设计适用于智能变电站的一次设备热点温度在线监测系统，包括过程层温度在线监测终端、间隔层温度在线监测 IED 以及站控层监控中心。利用CAN总线、RS485以及以太网技术，将传感器测量到的温度数据发送到数据接收主机上，实现温度的测量。无线传感器体积小，可以方便的安装在一次设备表面，因此可以准确的反应设备运行时温度信息，并使测量数据具有很强的实时性。通过观察监控机的检测页面，变电站运行人员能够及时全面的了解变电站内一次设备的实时温度信息。
关键词：温度在线监测；IEC61850；在线监测IED；传感器；以太网
Abstract
In the power system, a temperature change devices is a very important indicator, whether it relates to the safe and stable operation of power equipment. During the substation operation, the primary contacts due to equipment manufacturing equipment, contact oxidation, arc impact and other reasons, will lead to the contact resistance of contacts increases, the temperature rises. When the temperature rises to a certain extent, mechanical strength and electrical strength equipment will decline, in severe cases can lead to a short circuit of electrical equipment and even cause damage to the equipment, a serious threat to the safe operation of the grid. Temperature electrical equipment for real-time monitoring, can help detect problems early on duty, eliminate risks, to ensure the safe operation of the power system.
Follow IEC61850 substation network and communication protocol standard, the use of communications technology, a temperature sensor technology, temperature alarm algorithm, control centers and technology Temperature monitoring technology, designed to develop a device suitable for the hot line temperature monitoring system intelligent substation, including the process of surface temperature Online monitoring terminal, the spacer layer Temperature monitoring station level IED and monitoring center. Using CAN bus, RS485 and Ethernet technology, the sensor sends the measured temperature data to the data receiving host, to achieve temperature measurements. Wireless sensors are small, it can be easily installed in a device surface, so you can accurately reflect equipment operation temperature information, and the
measured data with strong real-time. By observing the monitoring machine detection page, substation operators can make timely and full understanding of the real-time temperature information within the substation primary equipment. Keywords: Temperature monitoring; IEC61850; on-line monitoring IED; sensors; Ethernet
目录
1. 绪论
1.1课题的研究背景和意义 1.2国内外研究现状 1.3课题的主要研究工作 2温度监测系统的总体设计 2.1 监测系统简介 2.2 系统设计原则 2.3 系统的总体方案
3 温度在线监测终端（过程层）设计 3.1 无线网络温度传感器设计 3.2 温度在线监测终端设计 3.3 温度监测仪的硬件设计 3.3.1 监测仪的主板设计
3.3.3 RS485 与 PC 的接口电路设计 3.3.4上位机与监测仪的串口设计
3.4 温度传感器的标定
3.5电源电路设计
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
正如我们每一个人所感受，电力产业是我们日常生活不可缺少的，它关系到其他各行业、生活正常的运行以及社会的进步，因此它对我们相当重要。随着电力产业的发展，电力工业将来的发展方向是智能电网,在智能电网规划的推动下,智能变电站将成为新建变电站的主流。智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。在智能变电站在线监测系统建设中，温度是一次设备运行正常的一个重要参数。变电站的高低压开关、断路器、变压器、电力电缆、容性设备、避雷器等重要的一次设备，在长期运行过程中，因老化、表面氧化腐蚀、连接不紧密、紧固螺栓松动或接触电阻过大而导致发热，由于无法在运行中发现隐藏故障，最终导致火灾事故的发生，给生产和经营造成重大经济损失。随着科技的进步，社会用电负荷不断增长，温度的实时在线监测已经成为变电站一次设备安全稳定运行、避免事故发生所采取的重要手段。
本课题的研究目的在于设计出一种一次设备热点温度在线监测系统，能够有效监测一次设备工作时的温度，从而有效的了解一次设备运行状况，是否存在安全隐患，能够有效的防止事故的发生，保证安全正常供电。
1.2 国内外研究现状
一、国外研究现状：
在美国、日本等发达国家，智能电网战略己成为国家重要战略，美国政府围绕智能电网建设，重点推进了核心技术研发，着手制定发展规划。制定了《2010-2014年智能电网研发跨年度项目规划》，旨在全面设置智能电网研发项目，以进一步促进该领域技术的发展和应用。美国标准与技术研究院提出将分三个阶段建立智能电网标准，现已公布“智能电网”的标准化框架—75个标准规格、标准和指导方针。欧洲各国结合各自的科技优势和电力发展特点，开展了各具特色的智能电网研究和试点项目，英法德等国家着重发展泛欧洲电网互联，意大利着重发展智能电表及互动化的配电网，而丹麦则着重发展风力发电及其控制技术。
二、国内研究现状：
在世界各国进行智能电网建设的同时，我国也在积极推进智能电网的发展。2010年3 月“加强智能电网建设”被写入2010 年《政府工作报告》，这标志着中国智能电网进入快速发展阶段。与欧美国家相比，中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。针对我国一次设备温度监测系统，70年代开展带电测试，80年代发展迅速，生产各种带电测试仪，同时利用传感器直接测量电气信号，由传统的模拟测试走向数字量测量。90年代出现了以数字波形采集和处理技术为核心的微机多功能在线监测系统。进入21世纪后在线监测全面进入实用化阶段。智能变电站一次设备热点温度在线监测系统，可对变电设备热点温度进行实时在线监测以及预警报警功能，随时清楚掌握变电设备的运行状态和状况。目前国内外研发的智能变电站一次设备热点温度在线监测系统具有实时在线监测、高速传送信息、分析诊断等功能。
1.3 课题的主要研究工作
在变电站中变压器、高压电抗器、互感器、无功补偿装置、断路器、隔离开关、母线等一次设备是电力系统中最常见的设备，因长时间运行，接点接触位置偏移，造成动静隔离触头接触不良和严重发热，从长期安全运行要求考虑，这些一次设备的最大发热温度不得超过最大允许发热温度。因此采用一种适合的温度监测方法，对一次设备接点的温度进行在线实时监测是十分必要的。在线监测技术的开发，推动了电力设备运行维护水平的提高，减少了维护人员的劳动强度，对部分设备采用根据监测结果确定停电检修周期的方法，为从预防性试验向状态