浅谈无线测温监测系统在高压开关柜的设计应用

摘要：为了满足高压开关柜需要实时监测温度的需要，采用STM32F103作为主控芯片，采用NRF24L01无线模块和RS485通信接口传输、接收和存储温度数据。测试结果表明，该系统更好地实现了温度的实时监测.

关键字：高压开关柜；无线模块；RS485通讯

引言

在电力系统中，高压开关柜结合断路器、变压器和相关控制电器和辅助设备，将其关闭在金属柜中，以接受和分配供电系统的电能。但是，当电路中的电流过大时，这种封闭式结构会导致热量集结，温升加剧。如果没有有效的散热，长期在这种环境下运行，会导致温升报警、跳闸停电等事故，造成电力系统的经济损失。据统计，每年约有40%的电力事故是由开关设备温升异常引起的。因此，有必要采取措施监测高压开关柜的温度。目前，人工红外测温在常用的测温方法中是有限的，示温蜡片不能及时跟踪温度。另外，开关柜内环境恶劣，测温系统需要克服大电流、强磁场等环境干扰。针对现有温度测量方法的缺陷，设计了高压开关柜无线温度监测系统。该系统可实现开关柜内温度的实时在线监测，实现设备温升检测的实时性和有效性，及时发现温度异常部位，有效避免事故发生。

1系统概述

通常，温度收集器安装在需要测量高压开关柜温度的节点上，包括开断节点、母线触点和触点。一个测量集群由6~12个温度收集器组成。每个测量集群采用低功耗、高传输速度的NRF24L01无线传输模块，通过RS485通信接口将收集到的节点温度传输到仪表控制终端，并上传到上位机。因此，高压开关柜的无线测温系统主要由温度传感器、NRF24L01无线通信、RS485通信等温度收集模块和仪表控制终端组成。

2硬件设计

2.1温度测量模块

温度传感器采用DS18B20，测量温度范围从-20℃到120℃，监测到的温度值通过主控制器传输到NRF24L01无线通信模块。.DS18B20的接口电路如图2所示。这部分MCU的主要功能是温度采集和数据传输，数据量小，程序内容简单。因此，选择STM8L051F3P6单片机进行数据存储和传输控制。

2.2无线收发模块

当前，短距离无线通信技术主要包括蓝牙，ZigBee、Wi-Fi、CC1101和NRF24L01。无线模块采用Nordic公司的NRF24L01芯片设计，考虑到高压开关柜高压、大电流、强磁场等特殊运行环境，以及控制模块的低功耗、低成本、小型化等技术要求。如图3所示，STM8单片机和NRF24L01无线模块接口电路通过SPI接口进行双向通信。

3安科瑞温度在线监测系统解决方案解决方案

3.1概述

电气触点在线温度测量装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触点、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止触点接触电阻过大而发热成为运行过程中的安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确地反映设备运行状态，降低设备事故率。

Acrel-2000T无线测温监控系统直接通过RS485总线或以太网与间隔设备通信，系统设计遵循国际标准Modbus。-RTU、Modbus-TCP和其他传输规则大大提高了安全性、可靠性和开放性。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥控、遥控、事件报警、曲线、棒图、报告和用户管理功能。它可以监控无线温度测量系统的设备运行状态，实现快速报警响应，防止严重故障。

3.2应用场所

适用于泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电站等电力设备的温度监测。

3.3系统结构

在线温度监测系统结构图

3.4系统功能

值班监控室安装测温系统主机Acrel-2000T，可远程监控系统内所有开关设备的运行温度状态。该系统具有以下主要功能：

温度显示；温度曲线；运行报告；实时报警；历史事件查询

3.5系统硬件配置

4结论

系统采用STM32F103作为控制核心，无线模块采用NRF24L01芯片，主机与终端设备之间通信采用RS485接口MODBUSRTU协议。实验结果表明，该系统可以实时检测12路温度数据，设置报警温度限制、通信地址、波特率等参数，显示并记录最近12次高温报警数据的时间标记。测试结果验证了系统的可行性，提高了开关柜设备的安全性和可靠性。

参考文献

[1]郭源.电力高压开关柜无源无线测温关键技术研究［D］.济南：山东大学，2018.

[2]章俊伟.基于无线传感网络技术在高压开关柜测温中的应用研究［J］.传感器世界，2014，20（7）：31-34.

[3]陈春.基于红外测温的低压开关柜一次接插件的温度监测研究［J］.机电信息，2017（33）：85-86.

[4]吴邵董，赏炜.高低压开关柜温度自动控制系统设计［J］.自动化与仪器仪表，2019（10）：63-65，69.

[5]王萍.无线测温监测系统设计［J］.韶关学院学报·自然科学，2022(3):35-38.

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版．