高压开关柜触点超温在线监测仪设计

摘要

高压开关柜触点过热会引发停电甚至灾难性事故，因此，对高压开关柜触点实施超温在线监测一直是电力系统电气设备安全运行前沿课题之一。 论文针对目前触点超温在线监测方法的局限性，提出了基于高分子示温片与固态二氧化碳传感器相结合的高压开关柜触点超温在线监测方法。文中介绍了触点超温监测的基本原理。在此基础上，设计研制了高压开关柜触点超温在线监测仪。该监测系统的组成有：高分子示温片、MS4100CO<,2>传感器、信号调理电路、单片机MSP430F149、报警电路以及系统软件。在硬件设计部分主要介绍了几个主要模块的组成和针对可靠性所做的特殊设计；软件实现部分介绍了主要软件模块的设计以及提高测量精确度所采取的措施。 在信号调理电路中引入了温度补偿措施来抑制温度对传感器的影响；在对传感器信号分析的基础上，通过数字滤波方法来提高信号的信噪比；通过对超温信号与正常信号的特征分析，提出了基于顺序区间差分的超温信号识别算法；为了保证监测仪的运行可靠性和抗干扰性，本论文提出了一些有效的硬件、软件抗干扰措施。 最后，论文介绍了触点超温在线监测仪的调试、监测实验条件以及实验方法，并对实验数据进行了分析。实验结果论证了系统的稳定性与可靠性，研制的高压开关柜触点超温在线监测仪能够实现触点超温的可靠报警。

目录

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第一章绪论

1.1高压开关柜触点温度监测技术对于电力安全生产的重要意义

1.2高压开关柜触点温度监测技术的发展与现状

1.3高压开关柜触点温度在线监测的主要方法

1.4本课题的研究目的及意义

1.5创新点

第二章高压开关柜触点超温在线监测原理与系统设计

2.1高压开关柜的触点结构和温升因素分析

2.2高分子示温片

2.3二氧化碳传感器MS4100

2.3.1 MS4100内部结构

2.3.2 MS4100工作原理

2.4触点超温在线监测系统设计思路

2.5触点超温在线监测系统设计

2.5.1监测系统构成

2.5.2系统工作过程设计

2.6本章小结

第三章高压开关柜触点超温在线监测仪硬件设计

3.1监测仪硬件系统设计原则

3.2监测仪硬件的总体概述

3.3 MSP430F149性能介绍

3.3.1 MSP430F149特点

3.3.2 MSP430F149内部资源

3.4监测仪部分电路设计

3.4.1传感器MS4100基本测量电路的设计

3.4.2信号调理电路的设计

3.4.3电源电路设计

3.4.4单片机MSP430F149外围电路设计

3.4.5光耦继电器控制电路设计

3.4.6就地声光报警电路设计

3.4.7去耦电路设计

3.5监测电路的电磁兼容设计

3.5.1高压开关柜的电磁干扰

3.5.2高压开关柜触点超温在线监测仪电路抗干扰措施

3.5.3高压开关柜触点超温在线监测仪屏蔽措施

3.6监测仪硬件设计特点

3.7本章小结

第四章高压开关柜触点超温在线监测仪系统软件设计

4.1软件设计目标

4.2软件设计思路

4.3软件开发环境

4.4软件实现

4.4.1主程序设计

4.4.2初始化模块

4.4.3数据采集模块程序设计

4.4.4数据上传模块程序设计

4.4.5数字滤波设计

4.4.6超温信号识别算法设计

4.4.7报警控制程序设计

4.5软件设计特点

4.6本章小结

第五章高压开关柜触点超温在线监测实验

5.1高压开关柜触点超温在线监测仪调试

5.1.1信号调理电路调试

5.1.2软件调试

5.1.3软、硬件联合调试

5.2实验系统构成

5.3实验方法与过程

5.4试验数据及处理方法

5.4.1加热块温升曲线与CO2浓度响应关系

5.4.2传感器温度补偿

5.4.3数字滤波

5.4.4基于顺序区间差分的超温信号识别算法

5.4.5监测系统报警反应时间

5.5结论

5.6本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢

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