高压线路无线测温系统及感应电源的设计

论文摘要

温度是电力系统一个重要的参数,电力系统的一些故障常常导致某些关键部位温度的异常升高,温度过高又会使系统各组成部分的性能下降,甚至导致电力系统设备的损坏,严重影响电力系统的正常工作。及时准确地测出电力系统内部关键点的温度对及时发现并排除系统潜在的故障有重要的意义。在高压电力系统中,其温度在线监测的困难在于温度数据的传输和高压测温装置工作能量的获取。在现有的电力测温系统中主要采用的是有线数据传输的方式,一般为光纤或电缆,这种有线方式不仅结构复杂,而且传输距离受到物理条件限制不会太远。而高压测温装置的电源同样至关重要,既要稳定又要有足够长的使用寿命,在现有系统中,一般采用电流感应或电池供电的方式给系统供电,但前者受电流的影响剧烈,随着用户用电量的变化电源提供的能量也有剧烈变化,而电池供电虽然不受高压设备的影响,但受电池的寿命的局限性,不可能定期停电为系统更换电池,所以采用电池供电同样不是最佳选择。针对以上问题,本文首先提出了将无线数传技术用于电力系统温度监测设备中,对测温系统整体结构进行设计,该系统以超低功耗MSP430系列单片机为核心,结合无线收发芯片CC1000,将温度数据以无线的方式传输给数据接收单片机(上位机),当上位机接收到温度数据之后,会通过485总线实时的将数据传输给总控计算机做进一步处理。该系统采用重复编码技术,很好地解决了多机工作时的通信冲突问题和工作环境恶劣导致的无线通信失败问题。本文第二部分就是提出了一种电场感应式供电方法,并对这种设想进行了详细论证,基本原理就是利用高压线路中携带的高压电场来获得感应能量,因为高压线路电压恒定不变,所以这种电源具有稳定、可靠、耐用等优点。该测温系统的设计成功,将使我国电力系统测温技术得到提高,并达到电力部提出的“非接触式监测”的要求。经试用表明该测温系统能在恶劣的环境下保证多机可靠通信,具有成本低、体积小、重量轻、耗电少、可靠耐用等特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 电力系统设备的发热与故障
• 1.2 测温系统的研究现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 第二章 高压线路无线测温系统的整体设计
• 2.1 系统功能及技术指标
• 2.1.1 系统功能
• 2.1.2 系统技术指标
• 2.2 系统设计方案
• 2.2.1 系统整体设计方案
• 2.2.2 系统电源设计方案
• 2.2.3 系统下位机设计方案
• 2.2.4 系统上位机设计方案
• 第三章 高压线路无线测温系统的硬件设计
• 3.1 系统总体设计方案
• 3.1.1 下位机设计方案
• 3.1.2 上位机设计方案
• 3.2 微控电路设计
• 3.2.1 单片机选型
• 3.2.2 MSP430F1132单片机简介
• 3.3 无线收发电路设计
• 3.3.1 无线收发芯片选型
• 3.3.2 CC1000简介
• 3.3.3 CC1000电路设计
• 3.4 其他模块电路设计
• 3.4.1 温度传感器电路设计
• 3.4.2 射频功率放大电路设计
• 3.4.3 微波转换开关电路设计
• 3.4.4 数据存储电路设计
• 3.4.5 RS-485转换电路设计
• 第四章 高压线路无线测温系统的软件设计
• 4.1 初始化程序设计
• 4.2 数据编码解码程序设计
• 4.2.1 数据编码程序设计
• 4.2.2 数据解码程序设计
• 4.3 数据无线收发处理程序设计
• 4.3.1 数据发送处理
• 4.3.2 数据接收处理
• 4.4 无线测温系统的通信协议设计
• 4.5 上位机主程序设计
• 4.6 下位机主程序设计
• 第五章 电场感应式电源的设计
• 5.1 目前测温系统电源介绍
• 5.2 双板电场感应式电源设想
• 5.3 单板电场感应式电源设想及实验论证
• 5.3.1 单板电场感应式电源设想
• 5.3.2 单板电场感应式电源的实验论证
• 5.4 电源电路设计及可行性论证
• 5.4.1 电源电路设计
• 5.4.2 电源电路可行性论证
• 5.5 电源改进型电路设计
• 第六章 测温系统调试
• 6.1 单片机系统调试
• 6.2 无线通信模块调试
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文