CN106768353A - 一种用于隔离开关触头温度的监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出用于隔离开关触头温度的监测系统，涉及隔离开关技术领域，包括安装在隔离开关触头点的ZigBee红外监测装置，所述ZigBee红外监测装置通过RS485总线连接RS232/RS485转换器，所述RS232/RS485转换器通过RS232总线与监测PC连接，其中，所述ZigBee红外监测装置包括主控芯片、红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块，所述主控芯片分别与所述红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块连接。本发明解决了变电站现场布线困难且成本高的问题，既提高了数据的准确性，又节省了人力，保障电气设备的健康运行。
Description
技术领域
本发明涉及隔离开关技术领域，尤其是一种用于隔离开关触头温度的监测系统。
背景技术
高压隔离开关是电网运行中使用最广泛、使用量最大的高压开关设备，它的存在为检修人员的人身安全带来了保障，它是在高电压、大电流的环境下运行的，其触头的温升大小直接影响供电的可靠性。但在电网的运行过程中，由于电气设备接触面不洁净、触头烧蚀、机械变形松动等因素，都可能导致接触条件恶化，使接触电阻增加造成接触点的温度变高，加快接触面的氧化，进而使局部熔焊或接触变形松动处产生电弧，最终导致电气设备的损毁甚至停电等重大的电气事故。因此，在变电站电气设备的运行中，对触头温度进行实时的在线监测具有重大的意义。
发明内容
本发明提供一种用于隔离开关触头温度的监测系统，为提高变电站自动化运行水平和设备运行的安全可靠提供了一种新的解决方案。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种用于隔离开关触头温度的监测系统，包括安装在隔离开关触头点的ZigBee红外监测装置，所述ZigBee红外监测装置通过RS485总线连接RS232/RS485转换器，所述RS232/RS485转换器通过RS232总线与监测PC连接，其中，所述ZigBee红外监测装置包括主控芯片、红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块，所述主控芯片分别与所述红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块连接。
作为优选，所述主控芯片选用CC2530芯片，所述CC2530芯片外接电容C261、C252和电感L252、L261，形成巴伦优化所述射频模块的不平衡天线。
作为优选，所述RS232/RS485转换器选用MAX232芯片，所述MAX232芯片的11脚输入端与所述CC2530芯片的4脚相连接，所述MAX232芯片的12脚输入端与所述CC2530芯片的3脚相连接。
作为优选，还包括5V电源模块，为所述主控芯片及所述RS232/RS485转换器供电。
作为优选，所述5V电源模块由降压变压器、桥式整流电路、滤波电容及稳压芯片依次连接组成。
作为优选，所述稳压芯片为LM7805芯片。
作为优选，所述射频模块采用CC2591芯片，所述CC2591芯片的HGM、EN、PA_EN管脚分别与所述CC2530的I/O端口中的P1_1、P1_4、P0_7管脚相连接。
作为优选，所述红外温度传感器选用MLX90614芯片集成的红外温度传感器。
本发明提供的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其有益效果在于：基于ZigBee无线网络技术和红外传感技术相结合的温度监测系统，解决了变电站现场布线困难且成本高的问题，又可最大限度的发挥计算机技术和红外测温技术准确度高的优点，实现变电站电气设备状态的实时监测，既提高了数据的准确性，又节省了人力，为保障电气设备的健康运行状态提供了一种新的方案。
附图说明
图1是本发明监测系统的原理框图；
图2是ZigBee红外监测装置的原理框图；
图3是CC2530芯片的外接电路原理图；
图4是电平转换芯片与主控芯片的电路连接图；
图5是5V电源模块的电路图；
图6是射频芯片与主控芯片的电路连接图；
图7是3.3V电源模块的电路图；
图8是报警模块的电路图；
图9是复位模块的电路图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本实施例提供一种用于隔离开关触头温度的监测系统，系统的总体设计方案如图1所示，其中每一组隔离开关设有三组ZigBee红外监测装置，对应的分别是A，B，C三相的隔离开关触头点上，通过ZigBee组成树状拓扑结构，将采集的数据通过通过RS485接口与RS232/RS485转换器相连，最后由RS232总线将数据传输到变电站的监测PC上。
如图2所示，ZigBee红外监测装置包括主控芯片、红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块，主控芯片分别与所述红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块连接。
ZigBee红外监测装置的主控芯片在本实施例中选用CC2530芯片，具有电池监测和温度感测的功能，虽然功能十分强大，但硬件设计并不复杂，而且体积小、功耗低、使用简单。CC2530芯片的外接电路中需用一个巴伦来优化射频模块的不平衡天线，使用的巴伦是通过低成本的电容和电感实现的，如图3中的C261、C252、L252和L261，并且射频方面满足输入输出匹配电阻(50欧姆)的要求。电路中，使用了两个负载电容C221和C231，以及32MHz的振荡器(XTAL1)构成的32MHz的晶振。而32.768KHz的晶振电路通过C321，C331及32.768KHz的振荡器(XTAL2)实现，32.768KHz的晶振是可选的。片上1.8V稳压器的稳定运行通过去耦电容C401来实现。
本实施例中选用的CC2530的串口是TTL电平，而监控PC机的串口是RS232电平，这就使得CC2530和上位机间的串口通信需通过一个RS232/RS485转换器来实现。如图4所示，本实施例选用MAX232电平转换芯片，MAX232芯片的11脚输入端与CC2530芯片的4脚相连接，MAX232芯片的12脚输入端与CC2530芯片的3脚相连接。
CC2530芯片和MAX232电平转换芯片均需要5V的直流电，本实施例的5V电源模块具体电路如图5所示，220V的高压交流电经过一个降压变压器之后变成了12V的低压交流电，然后通过一个桥式整流电路经由滤波电容C19和C20处，在三端稳压电源调整器LM7805的输入和接地端形成了一个直流电压。最后通过滤波电容C20，就会得到稳定的5V直流电压。
CC2530芯片的发射功率和接收灵敏度都很一般，这就必然会影响无线通信的数据传输。为了解决这一问题，本实施例在使用CC2530的同时，为它配置射频模块，射频模块选用射频芯片CC2591。CC2530与CC2591连接的射频扩展电路如图6所示，CC2591芯片的HGM、EN、PA_EN管脚分别与所述CC2530的I/O端口中的P1_1、P 1_4、P0_7管脚相连接。当HGM为高电平时，表示CC2591是接收数据模式，LNA是高增益模式。相反，当HGM为低电平，表示CC2591接收数据时，LNA低增益模式。当CC2591正常工作时，管脚EN和PA_EN将被置为高电平。当其处于低功耗模式时，管脚EN和PA_EN将被置为低电平。
而CC2530芯片和CC2591芯片均需要3.3V直流供电，将5V直流电转变成3.3V并稳定输出即可，在图5所示的电路基础上加一个X1117H芯片，可以将输入的5V电压转变成3.3V并稳定输出，如图7所示。
CC2530芯片连接的报警模块电路如图8所示，当监测到的数据异常时，CC2530芯片P1.0引脚会触发一个高电平，此时三极管的基极饱和导通，报警电路的蜂鸣器就会发出声音。正常情况下，三极管的基极为低电平，处于关断状态，蜂鸣器不工作。蜂鸣器两端的工作电压为+5V的直流电，其内部主要为电感线圈，所以流经它的电流不会发生突变，其中，1N4148是一种主要负责提供续流，防止蜂鸣器两端产生很高的尖峰电压致使三极管损坏小型高速开关二极管。C1为0.luF的滤波电容，其作用是改善电源的交流电阻并滤除蜂鸣器电流所产生的影响。
CC2530芯片还设置了复位电路，如图9所示，主要包括上电复位和手动按键复位，用于在程序跑飞或报警等情况发生时进行复位。RESET_N复位引脚为低电平复位。当复位电路加+3.3V电源时，由于电容C1处于低电平，因此其两端的电压不能突变，这时CC2530芯片就处在复位状态。经过短暂的时间后，电容两端的电压升高，即RESET_N引脚上的电压升高，当高至阈值电压时，复位完成，系统进入正常工作状态。如果将手动按钮J1A按下，电容C1相当于短路，这时电容向电阻R2放电，RESET_N上的电压又处在低电平，超过规定的复位时间后，CC2530芯片便进行复位，系统开始正常工作。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于，包括安装在隔离开关触头点的ZigBee红外监测装置，所述ZigBee红外监测装置通过RS485总线连接RS232/RS485转换器，所述RS232/RS485转换器通过RS232总线与监测PC连接，其中，所述ZigBee红外监测装置包括主控芯片、红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块，所述主控芯片分别与所述红外温度传感器、3.3V电源模块、报警模块、复位模块和射频模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述主控芯片选用CC2530芯片，所述CC2530芯片外接电容C261、C252和电感L252、L261，形成巴伦优化所述射频模块的不平衡天线。
3.根据权利要求2所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述RS232/RS485转换器选用MAX232芯片，所述MAX232芯片的11脚输入端与所述CC2530芯片的4脚相连接，所述MAX232芯片的12脚输入端与所述CC2530芯片的3脚相连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：还包括5V电源模块，为所述主控芯片及所述RS232/RS485转换器供电。
5.根据权利要求4所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述5V电源模块由降压变压器、桥式整流电路、滤波电容及稳压芯片依次连接组成。
6.根据权利要求5所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述稳压芯片为LM7805芯片。
7.根据权利要求2所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述射频模块采用CC2591芯片，所述CC2591芯片的HGM、EN、PA_EN管脚分别与所述CC2530的I/O端口中的P1_1、P1_4、P0_7管脚相连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于隔离开关触头温度的监测系统，其特征在于：所述红外温度传感器选用MLX90614芯片集成的红外温度传感器。
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