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高壓電氣設備采用封閉結構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，定時上傳數據，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，數據傳輸、報警、訂閱、查詢，以及參數設置功能.

測溫節(jié)點的狀態(tài)轉換如圖1所示：

圖1 測溫節(jié)點總體的狀態(tài)轉換圖

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，測溫節(jié)點上電后，進入自檢狀態(tài)，若自檢出問題，將徹底關機.自檢如果沒問題，則初始化默認的參數，啟動固定心跳和溫度變化監(jiān)測的入網任務.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)才能進行數據的傳輸，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)送一次數據.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)點將采集到的數據以無線方式發(fā)送給基站，基站接到測溫節(jié)點上傳的溫度數據后，對其做出相應的答復，測溫節(jié)點對數據接收將統(tǒng)一在接收模塊中做處理.

發(fā)送數據幀流程如圖3所示：

圖3 測溫節(jié)點發(fā)送數據幀流程

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

圖4 測溫節(jié)點接收數據幀流程

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)點的網絡參數配置，相關信息的顯示，基站中包含了測溫節(jié)點（即數據對象）、關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、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，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據能夠及時的顯示出來，確保超過閾值的數據能夠及時報警.

測溫節(jié)點在規(guī)定的周期內連續(xù)采集高壓開關柜內動靜觸點的溫度，并將采集到的溫度數據取平均值，這一系列工作后將得到的溫度數據平均值打包，通過無線傳感器網絡接口芯片CC2520發(fā)送給基站，測溫節(jié)點發(fā)送完數據包之后微處理器由工作狀態(tài)轉為超低功耗狀態(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)送來的數據.當溫度正常時，無線接收改為周期性的接收測溫節(jié)點的數據.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)點上傳溫度數據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)送數據幀的基本流程是，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)送數據時，在任務棧隊列中清除一次待發(fā)送數據，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)送成功結束.

基站對測溫節(jié)點上傳的數據包進行接收，當測溫節(jié)點要求上傳數據包時，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)點上傳的數據包的屬性，是否滿足入網請求，檢查測溫節(jié)點ID，并進行本地配置，如果滿足入網條件，則組織數據幀，將數據幀上傳，檢查基站配置是否滿足條件將測溫節(jié)點上傳的數據包送至存儲以及顯示處理，并根據基站本地配置，組織對測溫節(jié)點上傳數據幀的應答幀，做出相應的應答.

高壓開關柜溫度監(jiān)測系統(tǒng)通過對開關柜內母線觸點溫度數據的及時采集、分析和處理，以實現(xiàn)對高壓開關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 結論

變電站中電氣設備的供電全部是通過變電站高壓開關柜組來完成和實現(xiàn)的,若變電站內有一個開關柜發(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運營和管理，其損失較大.因此開發(fā)變電站高壓開關柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的.

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