基于MSP430的高压开关柜火灾预警系统研究

论文摘要

近年来,随着用电量的逐年增加和电网的大规模建设,电力系统中高压开关柜的使用量也与日俱增,其柜体内部触点过热现象成为开关柜使用过程中防范的重点问题。开关柜触点温升超标,直接影响设备的安全稳定运行,如不加以控制,会对绝缘件的性能和设备寿命产生很大的影响,甚至会导致火灾的发生。针对目前高压开关柜测温技术的不足,考虑到高压开关柜空间狭小、不易测量、高压等特点,本文采用了远距离红外测温的方法,该方法具有速度快、范围宽、成本低和系统简单,且对被测温场无干扰等优势,能有效预防高压开关柜触点温升超标,将火灾扼杀在摇篮之中。本文设计了一种基于MSP430和红外测温的远距离通信的新型高压开关柜火灾预警系统,该系统由温度传感器,信号调理电路,单片机,RS485网络和上位机组成。系统的软硬件设计和实现如下:在硬件方面,主要进行了信号调理电路的硬件设计与实现;单片机模块的硬件设计与实现;RS485远距离通信的硬件实现;警铃灭火装置的驱动电路设计;实现了高压开关柜湿度的监测;系统增加了高压开关柜的视频实时监视和烟雾报警器,确保系统的高效性、准确性;分析了高压开关柜电磁干扰,提出了硬件设计的抗干扰措施。在软件方面,主要实现了下位机各个子程序的编程设计,上位机用Delphi实现了串口通信、数据实时显示和数据库模块。最后构建了系统实验平台,并对系统进行了调试,分析了系统的误差并进行了实验验证,在实验的基础上分析了各种影响系统测温精度的因数,给出了实验结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.2 国内外研究和发展现状
• 1.3 在线监测的主要方法
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 测温原理及总体设计
• 2.1 红外测温
• 2.1.1 原理
• 2.1.2 红外辐射对实体的作用
• 2.2 热电堆红外温度传感器的选择
• 2.2.1 热电堆原理
• 2.2.2 热电堆红外传感器
• 2.3 高压开关柜
• 2.3.1 结构及作用
• 2.3.2 高压开关柜触点结构
• 2.3.3 触点过热原因分析
• 2.3.4 红外测温传感器安装
• 2.4 系统的总体设计方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 系统硬件总体概述
• 3.2 信号调理电路
• 3.3 单片机模块
• 3.3.1 MSP430 功能分析
• 3.3.2 电源模块和预警模块
• 3.4 RS-485 电路
• 3.4.1 RS-485 性能分析
• 3.4.2 RS-485 网络硬件电路
• 3.5 环境温度补偿及湿度监测
• 3.6 视频监控模块
• 3.7 烟雾报警器
• 3.8 警铃及断路灭火装置驱动
• 3.9 抗电磁干扰措施
• 3.10 本章小结
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 软件设计目标
• 4.2 下位机软件设计
• 4.2.1 软件开发环境
• 4.2.2 下位机主程序设计
• 4.2.3 下位机子程序设计
• 4.3 上位机监控软件设计
• 4.3.1 上位机软件功能与组成
• 4.3.2 人机交互主界面
• 4.3.3 上位机功能模块实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 实验与结果分析
• 5.1 系统调试及实验平台
• 5.1.1 信号调理电路调试
• 5.1.2 系统软件调试
• 5.1.3 系统实验平台
• 5.2 系统误差分析
• 5.2.1 误差理论分析
• 5.2.2 系统的测量误差估计
• 5.2.3 误差实验验证
• 5.3 实验数据分析
• 5.3.1 环境温度补偿
• 5.3.2 探测距离的影响
• 5.3.3 目标物体发射率的影响
• 5.3.4 实验验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢