陳偉凡陳曉亮高 偉

（1. 福州大學電氣工程與自動化學院，福州 350116；2. 國網(wǎng)福建連江縣供電有限公司，福州 350500）

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變電站10kV開關(guān)柜運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

陳偉凡1陳曉亮2高 偉1

（1. 福州大學電氣工程與自動化學院，福州 350116；2. 國網(wǎng)福建連江縣供電有限公司，福州 350500）

針對變電站 10kV開關(guān)柜內(nèi)部的防火泥封堵情況和溫濕度等運行環(huán)境難以實時掌握和控制，存在安全隱患的問題，設(shè)計了一套變電站10kV開關(guān)柜運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)混合而成。各個監(jiān)控終端通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與通信管理機進行信息交互，通信管理機通過以太網(wǎng)與上位機軟件進行通信。本文結(jié)合變電站10kV開關(guān)柜內(nèi)特殊的運行環(huán)境闡述了該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計、無線傳感器參數(shù)配置、上位機軟件設(shè)計等。

變電站；開關(guān)柜；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；溫濕度監(jiān)控；防火泥

在無人值守變電站中，運行人員無法對 10kV開關(guān)柜內(nèi)部的防火泥封堵情況、溫濕度情況進行實時的掌握和控制，在極端的條件下，可能發(fā)生防火泥封堵脫落、電纜接頭溫度驟升、柜內(nèi)空氣濕度驟升，此時若不及時采取有效的措施來監(jiān)護，容易導(dǎo)致10kV開關(guān)柜的安全運行失常［1，2］。如因防火泥脫落，小動物鉆入 10kV開關(guān)柜可能引起相間或接地短路，造成電力事故；對于潮濕地區(qū)的變電站，雖然目前每臺開關(guān)柜都配有加熱器驅(qū)潮，但是運行人員在遠方無法獲知加熱器的運行狀態(tài)和柜內(nèi)濕度情況，存在引發(fā)事故的隱患。因此，針對變電站10kV開關(guān)柜內(nèi)部的防火泥封堵情況、溫濕度情況無法實時掌握和控制的現(xiàn)狀，研制了一套具備實時監(jiān)測變電站 10kV開關(guān)柜防火泥封堵情況、溫濕度情況及能智能防潮的系統(tǒng)，即變電站 10kV開關(guān)柜安全運行智能監(jiān)護系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本套系統(tǒng)由五個部分組成：防火泥封堵監(jiān)測終端、無線測溫終端、智能除濕監(jiān)控終端、通信管理機及上位機平臺軟件，如圖1所示。防火泥封堵監(jiān)測終端、無線測溫終端、智能除濕監(jiān)控終端與通信管理機之間采用基于 ZigBee協(xié)議棧的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行通信，為2.4GHz Mesh 網(wǎng)絡(luò)［3］，接口電路為 XBee模塊。通信管理機與上位機平臺采用以太網(wǎng)通信，接口電路為RJ45模塊，鏈路層通信協(xié)議為TCP。

圖1　系統(tǒng)構(gòu)成框圖

其中，防火泥封堵監(jiān)測終端用于監(jiān)測動物入侵和防火泥破壞情況，一旦有異常情況立即通過ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)上報給通信管理機。無線測溫終端通過將數(shù)字式測溫元件附著在開關(guān)觸頭的發(fā)熱位置，以熱傳導(dǎo)感知發(fā)熱點的溫度，定時采集發(fā)熱點的溫度數(shù)據(jù)并上報給通信管理機。智能除濕監(jiān)控終端可實時監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)的溫濕度情況，根據(jù)傳感器的信息，通過凝露算法智能控制加熱器、排氣扇和半導(dǎo)體制冷裝置進行驅(qū)潮，破壞發(fā)生凝露的條件；與此同時，控制終端可將當前的溫濕度值、露點值、除濕設(shè)備的運行狀態(tài)通過2.4GHz ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸給通信管理機直到上位機監(jiān)控平臺，也可以遠程接收上位機監(jiān)控平臺下發(fā)的命令。通信管理機承擔數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)和規(guī)約轉(zhuǎn)換的角色，通過ZigBee模塊從控制終端的接收數(shù)據(jù)并向其發(fā)送控制命令，采用以太網(wǎng)通信方式向上位機軟件平臺的應(yīng)用服務(wù)器主動上傳監(jiān)測的工作環(huán)境和狀態(tài)信息數(shù)據(jù)、向 web服務(wù)器接收和發(fā)送命令。上位機平臺軟件包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和本地客戶機：應(yīng)用服務(wù)器主動接收通信管理機發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于保存參數(shù)信息、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)；本地客戶機通過應(yīng)用服務(wù)器呈現(xiàn)參數(shù)數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送接收監(jiān)控命令。

2 終端設(shè)備設(shè)計

2.1防火泥封堵監(jiān)測終端設(shè)計

防火泥封堵監(jiān)測終端主要由紅外熱釋電感應(yīng)模塊、振動傳感器模塊、通信模塊、控制模塊和電源模塊五個部分組成，如圖 2所示。CPU通過 CCP捕捉模塊采集紅外熱釋電傳感器的信息，用以判斷是否有小動物穿過，同時CPU通過I/O端口采集植入防火泥的振動傳感器的信息，判斷防火泥位置狀態(tài)。結(jié)合兩者得出防火泥封堵狀態(tài)，若防火泥封堵出現(xiàn)異常則CPU通過ZigBee無線通信模塊將報警信息上傳通信管理機，進而告知上位機，通過上位機通知運行人員及時檢修防火泥，以保證設(shè)備安全可靠運行。

圖2　防火泥封堵監(jiān)測終端

熱釋電傳感器對溫度敏感，當入侵物體溫度與環(huán)境溫度有差別時，則有ΔT輸出。在本設(shè)計中紅外熱釋電傳感器選擇GH-718，其采用PIR熱釋電傳感器、菲涅爾光學透鏡設(shè)計，工作電壓為DC 4.5～20V，靜態(tài)功耗50μA，感應(yīng)距離7m，感應(yīng)角度110°。振動傳感器選用MMA7455L，其為XYZ三軸低g加速傳感器，2.4～3.6V低壓操作；分辨率最高達到64LSB/g；可耐高強度沖擊達5000g。選擇Microchip公司的20引腳8位CMOS閃存單片機PIC16F690作為CPU，待機狀態(tài)下電流為50nA，空閑狀態(tài)可進入超低功耗休眠模式，工作溫度范圍為-40℃～125℃；選用低頻晶振（4MHz），進一步降低功耗；超低功耗喚醒，高灌/拉電流能力并且具有超低功耗的節(jié)能休眠模式。ZigBee模塊采用digi公司的XBee模塊，通過串口通信與CPU通信，采用基于IEEE 802.15.4標準的 ZigBee協(xié)議，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用 Mesh架構(gòu)，ZigBee通信采用免費的2.4GHz信道，模塊配置成Router方式，不休眠，采用3.3V直流供電。該終端的供電電源取自 220V交流電壓，經(jīng)過YAW3S05T（AC/DC）電源轉(zhuǎn)換模塊將220V交流電壓降為5V的直流電壓供給人體紅外感應(yīng)模塊使用；同時，通過SPX1117-3.3電源模塊進一步將5V直流電源降為3.3V，供給CPU、ZigBee等模塊使用。

防火泥封堵監(jiān)測終端程序由初始化、振動數(shù)據(jù)采集、熱釋電傳感器狀態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)主動上報三個部分組成。初始化主要完成I/O口設(shè)置、EEPROM數(shù)據(jù)讀取、中斷設(shè)置、定時器設(shè)置以及振動模塊配置、自檢等工作。由于 PIC16F690單片機自帶有EEPROM模塊，故將監(jiān)測終端的地址以及振動模塊加速度監(jiān)測閾值保存在EEPROM中，可以在燒寫的時候?qū)懭?，也可以通過通信進行修改。振動模塊配置主要是啟動時對測量量程以及精度的選擇，并判斷是否接入，如果未接入或者斷線，進行報警。為防止剛上電時候的振動，CPU在上電靜置1分鐘后，啟動振動傳感器，每隔100ms采集一次振動數(shù)據(jù)，根據(jù)自適應(yīng)抗干擾過濾算法，判斷防火泥是否發(fā)生脫落，并生成SOE事件報警。為了防止干擾信號引起誤報，根據(jù)防火泥脫落的特點，若振動越限持續(xù)時間達到閾值（可設(shè)，默認2s），方認為是可靠的報警信號，并生成SOE事件報警。當紅外感應(yīng)區(qū)域被入侵后，紅外傳感器會向CPU發(fā)送報警狀態(tài)，當狀態(tài)持續(xù)時間達到閾值，同樣認為是可靠的報警信號，并生成SOE事件報警。CPU每隔30s通過ZigBee模塊向上位機上報一次終端的狀態(tài)，終端有三種狀態(tài)：正常、入侵、脫落，若終端發(fā)生后兩種狀態(tài)，立刻作為SOE事件上報。

2.2無線測溫終端設(shè)計

無線測溫傳感器主要安裝在開關(guān)柜的觸頭上，定時測量觸頭的溫度并主動上傳。工作原理很簡單，CPU通過I2C接口與溫度傳感器進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)溫度信息的采集。然后CPU再將采集而來的數(shù)據(jù)信息進行一系列條件判定以及按照規(guī)約設(shè)計處理，最后通過UART串行通信接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給ZigBee模塊。由于工作環(huán)境特殊，取電不便，采用電池供電方案，因此在軟硬件的設(shè)計上，都要最大程度的降低功耗，元器件均需選擇能夠在高溫場合下以及低功耗模式下工作的器件［4］。

采用 TI公司生產(chǎn)的 TMP102數(shù)字式溫度傳感器，其具有體積極小、低功耗等特性。TMP102采用SOT563封裝，高度只有0.6mm；最大工作電流只有 10μA，休眠電流只有 1μA。選擇 8位單片機PIC16F1823作為CPU，待機狀態(tài)下電流為20nA，空閑狀態(tài)可進入超低功耗休眠模式，工作溫度范圍為-40℃～125℃。單片機工作于外部晶振模式可使工作功耗最小，也能提供精確度更高的時基，選用低頻晶振（4MHz）。ZigBee無線模塊通過串口與CPU進行通信，配置為終端，可休眠。CPU通過拉高或拉低SLEEP_RQ引腳電平即可控制XBee是否進入休眠狀態(tài)，休眠時 XBee最大工作電流僅為1μA。采用TLH4902 TADIRAN電池供電，高低溫特性好，工作溫度范圍-55℃～85℃，一般壽命長達20年。

圖3　測溫終端系統(tǒng)框圖

圖4　無線測溫傳感器工作流程圖

無線測溫終端軟件設(shè)計包括檢測溫度、發(fā)送溫度數(shù)據(jù)和低功耗的管理等方面。考慮到一般環(huán)境下發(fā)熱點的溫度變化并不明顯，為降低測溫傳感器的功耗，設(shè)計軟件時采用溫度數(shù)據(jù)短周期采集，長周期主動發(fā)送數(shù)據(jù)以及輪循休眠等方法。圖4為無線測溫傳感器主要工作流程圖。CPU每隔15s采集兩次溫度值，并將兩次溫度值進行校驗，驗證數(shù)據(jù)的有效性。TMP102轉(zhuǎn)換溫度需耗時26ms，因此為降低功耗，在其轉(zhuǎn)換溫度期間令 CPU進入休眠狀態(tài)26ms。將終端地址保存在 EEPROM 之中，并且只在CPU初始化時讀取，存入到數(shù)據(jù)區(qū)以供使用，避免頻繁讀取EEPROM而增大功耗。將當前讀取的有效溫度值與上一次保存的溫度值進行比較，若溫差超過一定閥值，直接上傳數(shù)據(jù)，否則每隔5min發(fā)送一次數(shù)據(jù)。采用得當?shù)姆椒ㄑ娱L發(fā)送間隔，可提高電池的使用壽命。當溫度超過上限值75℃時，進入預(yù)警狀態(tài)，直接上傳溫度數(shù)據(jù)，累計3次以后，轉(zhuǎn)為每隔 5min發(fā)送一次數(shù)據(jù)；當溫度再次下降低于73℃時，解除預(yù)警狀態(tài)。正常工作時，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊處于休眠狀態(tài)。只當需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過拉低引腳電平喚醒 XBee模塊，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后在拉高電平休眠 XBee模塊。在軟件休眠之前，把所有空閑的I/O口配置為輸入，還要保持使用中的I/O口的電平狀態(tài)與相連接的器件相一致，避免引腳上出現(xiàn)電流流動，降低模塊的功耗。

2.3智能除濕監(jiān)控終端設(shè)計

智能除濕監(jiān)控終端采用分體設(shè)計方式，由控制模塊和驅(qū)潮模塊組成（如圖5所示）。控制模塊包括：電源轉(zhuǎn)換模塊、溫濕度采集模塊、微處理器模塊、繼電器輸出模塊、開關(guān)量采集模塊、通信模塊組成［5］。電源轉(zhuǎn)換模塊將220V交流電源轉(zhuǎn)換成直流12V、直流5V、直流3.3V輸出，供給其他模塊使用。溫濕度采集模塊可以采集溫濕度數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。微處理器用于控制溫濕散熱片、溫濕度的采集，信息處理，控制命令的處理，并管理其他模塊。繼電器輸出模塊根據(jù)微處理器模塊發(fā)出的指令，控制制冷裝置和加熱裝置的工作。開關(guān)量采集模塊可以通過門限開關(guān)采集柜門狀態(tài)，或通過空開輔助模塊采集空開的狀態(tài)。通信模塊主要負責將電信號轉(zhuǎn)換為無線電波信號，實現(xiàn)信息的無線傳輸。驅(qū)潮模塊由加熱控溫裝置和制冷除濕裝置組成。

圖5　智能除濕監(jiān)控結(jié)構(gòu)終端圖

MCU采用Microchip公司 16位PIC24FJ64G-004，主要功能特性如下：最多26個可用外設(shè)引腳；2個I2C模塊；2個UART 模塊；5個帶可編程預(yù)分頻器的16位定時器/計數(shù)器；4個外部中斷源。電源轉(zhuǎn)換模塊的220V轉(zhuǎn)12V部分采用臺灣明緯的開關(guān)電源模塊RPS-75-12，輸出電流范圍為0～6.3A，紋波和噪聲是：100mVp-p，電壓精度是±2.0%，輸入電壓范圍是交流90～264V或直流70～127V。溫濕度傳感器采用Sensirio公司的SHT11，其集成度高，功能全面，體積小，并且具有超快的響應(yīng)速度、抗干擾能力強、性價比高的優(yōu)點；溫度采集范圍：-40℃～120℃，精度：25℃時±0.5℃，0～40℃時±0.9℃；濕度采集范圍：0～100%RH，精度：±3.5%RH；傳感器通過數(shù)據(jù)線DATA和時鐘線SCK傳輸數(shù)據(jù)。開關(guān)量以無源或有源的輸入信號形式，經(jīng)PC817光電隔離后，輸入MCU。無線通信模塊配置成Router方式，不休眠。驅(qū)潮模塊中的加熱控溫裝置延用了端子箱內(nèi)已有加熱板，供電電壓220V。因其加熱快、除濕效果不明顯，故用于端子箱內(nèi)環(huán)境溫度的控制。制冷除濕裝置是半導(dǎo)體制冷除濕器，由兩組風扇、兩組導(dǎo)熱金屬塊、半導(dǎo)體制冷片以及接水盤組成；為了提高凝露控制過程的動態(tài)性能，采用閉環(huán)控制的BUCK電路實時調(diào)整除濕器的輸出功率。

無線溫濕度調(diào)節(jié)控制器作為端子箱防潮控溫的核心，由溫濕度采集與處理模塊、ZigBee通信模塊、紅外通信模塊和控制策略模塊組成。主流程如圖 6所示。

圖6　控制器主流程圖

CPU每隔1s采集溫濕度值并進行判斷處理；每隔 30s通過無線通信模塊上傳溫濕度值、露點值、除濕設(shè)備的運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)；CPU在接收到數(shù)據(jù)幀時根據(jù)控制碼判斷由 ZigBee通信處理或紅外模塊處理，紅外模塊支持紅外手持設(shè)備就近讀取終端數(shù)據(jù)?？刂平K端通過兩種方法來決定是否啟動除濕防潮設(shè)備進行除濕和控溫。第一種：根據(jù)溫度和相對濕度而計算出露點值，以露點值和當前溫度的差值作為除濕機的起動條件；根據(jù)溫度與預(yù)設(shè)閾值作比較來自動起停加熱器達到控制箱內(nèi)溫度的目的。第二種，通過遠方監(jiān)控平臺強制起動，除濕設(shè)備運行時間通過遠方監(jiān)控平臺的軟件窗口下發(fā)，時間到后恢復(fù)到原來狀態(tài)。以上兩種方法組成了對除濕防潮設(shè)備較為完善的控制手段。

3 通信管理機設(shè)計

通信管理機是基于 RCM6760模塊的嵌入式系統(tǒng)，功能是通信管理及規(guī)約轉(zhuǎn)換。硬件結(jié)構(gòu)可分為系統(tǒng)和接口兩個部分。系統(tǒng)部分是通信管理機的核心硬件，主要包括CPU、存儲器、復(fù)位及其外圍電路。CPU選用RCM6760，具有體積小，內(nèi)置時鐘芯片，多串口，外設(shè)豐富等優(yōu)點，適合于規(guī)約轉(zhuǎn)換器這種多串口多任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)，此外，該模塊的編譯環(huán)境已經(jīng)移植好 μC/OS-II，可較大地縮短項目開發(fā)周期。RCM6760模塊板載1MB Flash S29AL008D，作為程序存儲器；板載 4MB Serial Flash AT45DB041B，作為數(shù)據(jù)存儲器，存儲內(nèi)容包括：歷史故障信息、全部通信規(guī)約和串行通信接口的設(shè)置參數(shù)。通信管理機的接口電路包括以太網(wǎng)模塊、ZigBee模塊等。其中，ZigBee模塊采用XBee PRO模塊，配置為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，負責網(wǎng)絡(luò)的建立與維護［6］。

通信管理機的軟件設(shè)計部分按功能將任務(wù)劃分為定時管理、以太網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)解析和ZigBee通信任務(wù)［7］。各任務(wù)間的關(guān)系如圖7所示。

圖7　通信管理機任務(wù)

定時管理任務(wù)主要負責計時和延遲，包括以太網(wǎng)重發(fā)延遲、以太網(wǎng)發(fā)送延遲和心跳包發(fā)送延遲功能，主動上傳數(shù)據(jù)和心跳包上傳時間間隔分別默認為5min和2min。數(shù)據(jù)解析任務(wù)主要負責與主站服務(wù)器間的數(shù)據(jù)交換，操作的對象為全局變量、以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)和以太網(wǎng)接收緩沖區(qū)，物理層按照以太網(wǎng)協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)議層根據(jù)主站規(guī)約進行解析和打包。ZigBee通信任務(wù)負責與各個終端數(shù)據(jù)交換，通信協(xié)議為底層終端的串口通信協(xié)議，ZigBee通信任務(wù)的操作對象為全局變量、ZigBee數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)和 ZigBee數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，如圖 7所示。ZigBee通信任務(wù)分為下發(fā)數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)兩部分。下發(fā)數(shù)據(jù)又分為兩類：第一類為下發(fā)的查詢?nèi)蝿?wù)；第二類為變更任務(wù)，該部分變更內(nèi)容包括閾值設(shè)置、手自動設(shè)置和啟?？刂?。

在通信規(guī)約方面，本設(shè)計采用統(tǒng)一的幀格式，具體說明見表1。其中地址域代表終端設(shè)備的地址，命令碼包含設(shè)置終端參數(shù)、讀取終端數(shù)據(jù)、終端告警、通信應(yīng)答等功能。利用校驗和與應(yīng)答機制來應(yīng)對通信出錯的情況，提高通信的穩(wěn)定性和準確性。正常通信時，接收方收到正確數(shù)據(jù)，校驗一致，則會向發(fā)送方回傳應(yīng)答信號；當通信發(fā)生錯誤時，即校驗不通過，則數(shù)據(jù)發(fā)送方無法在預(yù)設(shè)時限內(nèi)收到對方的應(yīng)答信號，因此需延時重發(fā)。

表1　幀格式說明

4 上位機軟件設(shè)計

變電站 10kV開關(guān)柜安全運行智能監(jiān)護系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、臺賬信息建立與維護、開關(guān)柜監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、SOE事件管理及系統(tǒng)幫助等六個模塊組成［8］。其中，系統(tǒng)管理模塊包括用戶管理、角色管理、模塊管理、部門管理等功能，為系統(tǒng)提供靈活的權(quán)限配置，及可靠的安全性；臺帳信息建立與維護模塊可以進行建立、維護、更改和查詢系統(tǒng)、通信管理機、電壓等級和開關(guān)柜設(shè)備信息等功能；開關(guān)柜監(jiān)控模塊實時顯示當前開關(guān)柜的溫濕度和運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)并能夠通過Web控制開關(guān)柜的工作模式及工作狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)模塊能查看開關(guān)柜監(jiān)控的歷史信息，提供歷史數(shù)據(jù)報表生成及打印功能和開關(guān)柜歷史數(shù)據(jù)對比曲線圖；SOE事件模塊用于查看各類設(shè)備數(shù)據(jù)異常情況，確認數(shù)據(jù)異常并填寫原因；系統(tǒng)幫助模塊提供系統(tǒng)使用說明。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，各個終端成為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點，可以組網(wǎng)運行，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，以加密形式傳輸，提高了網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性。通信管理機作為通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測設(shè)備之間的接口設(shè)備，承擔著數(shù)據(jù)匯總的任務(wù)，需要從下層眾多的終端ZigBee模塊接收數(shù)據(jù)包。設(shè)計中采用基于 RCM6760的嵌入式操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信上采用API操作模式，配合多對一路由方式，可有效提高ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由效率，保證ZigBee網(wǎng)絡(luò)的暢通，利用以太網(wǎng)的光纖通道，實現(xiàn)與上位機的互聯(lián)互通。主站人機界面友好，純Web技術(shù)與B/S架構(gòu)，其功能模塊按供電企業(yè)的職能部門的不同來設(shè)計，極易為用戶所接受。因此，變電站 10kV開關(guān)柜運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一種優(yōu)質(zhì)的開關(guān)柜防潮控溫的設(shè)備，可作為老式或新上的開關(guān)柜凝露控制器的替代品和首選設(shè)備。

［1］陳雪薇，馬國明，李成榕，等. 高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計及可靠性研究［J］. 高壓電器，2015，51（6）：152-160.

［2］劉朝霞. 高壓開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計［J］. 電力安全技術(shù)，2015，17（7）：40-42.

［3］王健，劉忱. ZigBee組網(wǎng)技術(shù)的研究［J］. 儀表技術(shù)，2008（4）：10-12.

［4］郭謀發(fā). 采用WSN技術(shù)的配電開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)［J］. 福州大學學報（自然科學版），2011，39（3）：415-421.

［5］陳靜潔，蔡奕龍，高偉，等. 基于 WSN和露點控制的開關(guān)柜防潮系統(tǒng)研制［J］. 電氣應(yīng)用，2015（14）：97-101.

［6］李小江，郭謀發(fā)，高偉. 用于低壓配網(wǎng)負荷及漏電流監(jiān)控的通信管理機研制［J］. 電工電氣，2014（5）：18-22.

［7］黃世遠，楊如輝，郭謀發(fā)，等. 配電網(wǎng)自動化通信規(guī)約轉(zhuǎn)換器的設(shè)計［J］. 電氣技術(shù)，2010（7）：28-33.

［8］王奉武. 上位機設(shè)計技術(shù)剖析［J］. 山東工業(yè)技術(shù)，2015（16）：195，269.

Design of Monitoring System for Operating Environment in Substation 10kV Breaker Cabinet

Chen Weifan1Chen Xiaoliang2Gao Wei1
（1. College of Electrical Engineering and Automation，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350116；2. Fujian Lianjiang Electric Power Supply Co.，Ltd，F(xiàn)uzhou 350500）

It is difficult to acquire and control real-timely the situation of fire clay blocking，temperature，and humidity in substation 10kV breaker cabinet. To decline the risks of this situation，a monitoring system for substation 10kV breaker cabinet is designed. The network architecture of this system is composed with wireless sensor network and Ethernet. Every monitoring terminal device has an information exchange with communication manager via wireless sensor network. And Ethernet is used to communicate with host computer for communication manager. In this paper，not only the design of hardware and software but also parameter configuration of wireless sensor are introduced in detail，related to the special operating environment of substation 10kV breaker cabinet.

substation； breaker cabinet； wireless sensor network； temperature and humidity monitoring； fire clay

陳偉凡（1990-），男，福建泉州人，碩士研究生，主要從事配電網(wǎng)自動化研究工作。