秦 佳

（雞西大學 電信系，黑龍江 雞西 158100）

電力系統(tǒng)正朝著高電壓，大容量的方向發(fā)展，對輸配電可靠性的要求也越來越高.在電力系統(tǒng)運行過程中，影響電力系統(tǒng)正常，安全運行的因素有很多，但是，電力系統(tǒng)自身設備安全方面尤為重要.尤其是在我國大多數(shù)高壓電氣設備采用封閉結(jié)構(gòu)電氣設備長期處于滿負荷，大電流、強磁場、高電壓的條件下運行，在這種條件下很容易造成熱量集結(jié)加劇，如果不能及時的監(jiān)測出電氣設備的溫升變化，將會對電力系統(tǒng)中電氣設備安全運行產(chǎn)生威脅.

系統(tǒng)軟件設計包括測溫節(jié)點的軟件設計和基站的軟件設計.系統(tǒng)的工作方式為即測溫節(jié)點主動注冊入網(wǎng)，定時上傳數(shù)據(jù)，基站采用被動應答方式.

1 測溫節(jié)點軟件設計

測溫節(jié)點具有溫度采集，數(shù)據(jù)傳輸、報警、訂閱、查詢，以及參數(shù)設置功能.

測溫節(jié)點的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖1所示：

圖1 測溫節(jié)點總體的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

1.1 測溫節(jié)點運行流程

首先將基站部分上電，方便測溫節(jié)點注冊入網(wǎng)，測溫節(jié)點上電后，進入自檢狀態(tài)，若自檢出問題，將徹底關(guān)機.自檢如果沒問題，則初始化默認的參數(shù)，啟動固定心跳和溫度變化監(jiān)測的入網(wǎng)任務.考慮到測溫節(jié)點的功耗問題，測溫節(jié)點大部分工作狀態(tài)為低功耗工作狀態(tài)，由定時器喚醒，只有在喚醒狀態(tài)才能進行數(shù)據(jù)的傳輸，完成任務后進入到低功耗工作狀態(tài).

測溫節(jié)點絕大部分時間都是工作在運行狀態(tài)，此時只有定時任務在工作，采集周期到，測溫節(jié)點會喚醒并采集一次溫度，此溫度將和上次歷史值相比，絕對值大于預設比較值，則發(fā)送一次數(shù)據(jù).心跳周期到，測溫節(jié)點喚醒并采集溫度，將其溫度值發(fā)送給集中器，用于網(wǎng)絡確認連接.無應答則按照一定閾值進行發(fā)送，超過閾值無應答則進入最低功耗狀態(tài)并關(guān)機.如圖2所示：

圖2 測溫節(jié)點運行狀態(tài)

若測溫節(jié)點程序被喚醒，則會檢查任務棧，若任務?？臻e，則會關(guān)閉無線模塊，進入休眠狀態(tài).是否有任務，成為是否待機的條件.在執(zhí)行發(fā)包過程中，一旦發(fā)生錯誤，累積到超過閾值，就會關(guān)機，直至掉電復位.

1.2 測溫節(jié)點工作流程

測溫節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送給基站，基站接到測溫節(jié)點上傳的溫度數(shù)據(jù)后，對其做出相應的答復，測溫節(jié)點對數(shù)據(jù)接收將統(tǒng)一在接收模塊中做處理.

發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程如圖3所示：

圖3 測溫節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)幀流程

測溫節(jié)點將所采集到的溫度數(shù)值以無線方式發(fā)送給基站，基站接到測溫節(jié)點上傳的溫度數(shù)據(jù)后，對其做出相應的答復，測溫節(jié)點對數(shù)據(jù)幀對基站傳來的數(shù)據(jù)幀接收流程如圖4所示：

圖4 測溫節(jié)點接收數(shù)據(jù)幀流程

2 基站軟件設計

基站具有承上啟下的功能，承接無線測溫節(jié)點采集的溫度，上傳無線測溫節(jié)點采集的溫度到后臺服務器，基站層次框圖如圖5所示：

圖5 基站的層次方框圖

基站負責測溫節(jié)點的網(wǎng)絡參數(shù)配置，相關(guān)信息的顯示，基站中包含了測溫節(jié)點（即數(shù)據(jù)對象）、關(guān)系和屬性等基本成分.

其中測溫節(jié)點包括：節(jié)點號，溫度值、狀態(tài).

事務包括：時間，設置對象、設置參數(shù)、值.

基站系統(tǒng)的ER圖如圖6所示：

圖6 基站ER圖

2.1 基站運行流程

基站先部分上電，進入自檢狀態(tài)，若自檢出問題，將徹底關(guān)機.基站檢測自身的狀態(tài)，包括溫度值，溫升值等，發(fā)現(xiàn)故障自動報告給上位機，保證設備的安全運行.若基站自身檢測沒有問題，則初始化默認的參數(shù)，進入工作狀態(tài).

初始化之后，基站將會刷新界面以保證新上傳的數(shù)據(jù)能夠及時的顯示出來，確保超過閾值的數(shù)據(jù)能夠及時報警.

測溫節(jié)點在規(guī)定的周期內(nèi)連續(xù)采集高壓開關(guān)柜內(nèi)動靜觸點的溫度，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)取平均值，這一系列工作后將得到的溫度數(shù)據(jù)平均值打包，通過無線傳感器網(wǎng)絡接口芯片CC2520發(fā)送給基站，測溫節(jié)點發(fā)送完數(shù)據(jù)包之后微處理器由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為超低功耗狀態(tài)即進入睡眠狀態(tài)，直到下一個時間片的到來才會被喚醒繼而進入工作狀態(tài).

2.2 基站工作流程

溫度監(jiān)測系統(tǒng)利用無線溫度傳感器可實時采集測溫節(jié)點的溫度值.當測溫節(jié)點采集的溫度超過閾值或者溫升超過正常值時，無線接收改為實時接收測溫節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù).當溫度正常時，無線接收改為周期性的接收測溫節(jié)點的數(shù)據(jù).基站要完成測溫節(jié)點狀態(tài)的查詢，節(jié)點是處于工作狀態(tài)還是休眠狀態(tài)，以及基站對測溫節(jié)點上傳溫度數(shù)據(jù)包進行相應回復都是在基站無線收發(fā)模塊中完成的.

基站發(fā)送數(shù)據(jù)幀的基本流程是，基站部分上電后先會去讀取任務棧，看看當前是否有任務，如果有緊急任務將會去執(zhí)行當前的任務，如果檢查任務棧當前沒有任務，基站將會處于無任務狀態(tài)，當有待發(fā)送數(shù)據(jù)時，在任務棧隊列中清除一次待發(fā)送數(shù)據(jù)，并且打開無線發(fā)送設備發(fā)送，若發(fā)送失敗，則會返回到讀取任務棧，直到發(fā)送成功結(jié)束.

基站對測溫節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)包進行接收，當測溫節(jié)點要求上傳數(shù)據(jù)包時，基站檢查任務棧是否空閑，如果任務棧處于空閑狀態(tài)，將分析測溫節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)包的屬性，是否滿足入網(wǎng)請求，檢查測溫節(jié)點ID，并進行本地配置，如果滿足入網(wǎng)條件，則組織數(shù)據(jù)幀，將數(shù)據(jù)幀上傳，檢查基站配置是否滿足條件將測溫節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)包送至存儲以及顯示處理，并根據(jù)基站本地配置，組織對測溫節(jié)點上傳數(shù)據(jù)幀的應答幀，做出相應的應答.

高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)通過對開關(guān)柜內(nèi)母線觸點溫度數(shù)據(jù)的及時采集、分析和處理，以實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜母線觸點運行狀態(tài)溫度的實時監(jiān)測，這對于保障電氣設備的穩(wěn)定工作起到一定的作用.

3 結(jié)論

變電站中電氣設備的供電全部是通過變電站高壓開關(guān)柜組來完成和實現(xiàn)的,若變電站內(nèi)有一個開關(guān)柜發(fā)生故障并沒有及時發(fā)現(xiàn)和解決故障，勢必會影響到整個機組的生產(chǎn)運營和管理，其損失較大.因此開發(fā)變電站高壓開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的.

〔1〕李寶順.信息論和編碼[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1998.

〔2〕楊武，王小華.基于紅外測溫技術(shù)的高壓電力設備溫度在線監(jiān)測傳感器的研究[J].中國機電工程學報，2002，22(9).

〔3〕鄰寬明.單片機外圍器件實用手冊數(shù)據(jù)傳輸接口器件分冊[M].北京：北京航空大學出版社，1998.56～57.

〔4〕孫涵芳.Intell6位單片機[M].北京:北京航空航天大學出版社，1995.

〔5〕周劍利，郭建波，藤峰成.基于高壓開關(guān)設備的光纖在線測量儀[J].微計算機信息，2005(21).

〔6〕羅俊華，周作春，李華春，等.電力電纜線路運行溫度在線檢測技術(shù)應用研究[J].高電壓技術(shù)，2007(33)：1.

〔7〕彭超，趙健康，苗付貴.分布式光纖技術(shù)在線監(jiān)測電纜溫度[J].高電壓技術(shù).

〔8〕鄭道弘，劉念，周龍翔.高壓開關(guān)柜觸點光纖智能測溫[J].高壓電器，1995.

〔9〕黃建華.變電站高壓電氣設備狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25(16).