淺談配電室在線系統設計與工作原理

更新時間：2022-10-28 | 點擊率：1240

摘要：為了及時發現配電室滲漏水、變壓器溫度過高、室內進入非工作人員等問題，本文結合嵌入式技術設計配電室在線系統。在線系統由在線主機、采集子節點、上位機系統組成，在線器可以實時對配電室內的濕度、變壓器溫度、室內異動情況進行監測，及時發現相關問題。通過對滲漏水配電室進行監測試驗，均能及時發現問題并發送至上位機軟件進行，證明了該系統的可靠性。

關鍵詞：配電室；在線監測器；上位機

0、引言

近年來 , 配電網絡發展迅速、供電量日益增加，電力系統供電可靠性、安全性的問題日益突出。配電室作為大型小區居民重要的供電設備，保證其安全穩定的運行極為重要。雖然配電室均為土建建筑，其中設備運行相對安全穩定，但在日常的巡視工作中發現配電室存在滲漏水、變壓器溫度過高、非工作人員或貓、鼠進入的情況時有發生。同時在配電線路的巡視中，地上、地下配電室的巡視周期為三個月一次，以上問題出現時無法及時發現。因此，針對以上問題進行相關研究，設計配電室在線系統，實現出現問題及時發現，及時處理，減少相應的停電事故。

1、配電室在線系統及原理

系統由在線器與上位機組成，在線器又分為主機與采集子節點。通過溫濕度傳感器監測變壓器溫度與配電室內濕度情況；配電室門口處安裝攝像頭來室內的異動情況，一旦有運動物體出現立即。在線主機每日將采集溫濕度數據中的值保存，發往上位機系統，便于上位機系統查詢各個配電室的歷史監測數據。系統整體設計如圖 1 所示。

圖 1 系統整體設計

2、在線監測器設計

監測器在無人值守的地區工作，主要完成多個數據的采集、處理與傳輸，要求整個系統功耗低、低成本維護運行。在線器由主控單元、溫濕度傳感器組、4G 模塊、有線通信模塊、Zigbee 通信模塊、調控單元組成。其結構如圖 2 所示。

圖 2 器結構圖

2.1 主控單元

本文使用 phyCORE-i.MX6UL 系列核心板進行開發設計，phyCORE-i.MX6UL 系列核心板適合用于低功耗、低成本、緊湊型應用的設計中。它采用 Cortex-A7 低功耗內核，提供高900MHz 的處理主頻，可以滿足該系統設計要求；同時該核心板支持以太網 PHY 等核心器件，同時對外提供郵票孔接口，方便無線傳輸設備連接，省去了額外連接器的空間及成本。

2.2 通信單元

配電室中采集子節點需要與主機進行通信，主機需要與在上位機系統進行通信。在采集子節點與主機的通信中，采用 ZigBee 無線通訊方式，使用 CC2430 通訊模塊。該產品是 TI 公司（德州儀器）生產的一款專用于 IEEE 802.15.4和 Zigbee 協議通信的模塊。該模塊具有 3 種休眠模式 , 從休眠模式轉換到正常模式僅需 54us，特別適合要求電池長期供電的應用場合。

主機與上位機系統通信方式主要參考配電室中的集中器的通信方式，一般地上配電室，集中器采用 4G 方式進行通信，而在地下配電室中，采用寬帶網絡進行通信。因此對于地上的配電室，主機也通過增加 4G 通信模塊并安裝有流量的電話卡實現與上位機系統的通信；對于地下的配電室，則借用配電室中集中器的網絡與上位機系統進行通信。

2.3 信息采集單元

2.3.1 溫濕度傳感器的選擇

為了準確的獲取環境溫濕度數據，本文采用 DHT91 傳感器實現環境溫濕度采集的功能。DHT91 是數字型溫濕度傳感器，其將傳感器和信號處理單元集成到一起，可直接輸出數字信號。

2.3.2 溫濕度傳感器的布置

由于配電室內滲水漏水常發生在棚頂或電纜溝內，因此溫濕度傳感器安置在變壓器、高壓柜、低壓柜的柜頂和電纜溝的溝口處，通過室內照明或其他 220V 交流電源處取電轉成 5V直流電源為采集子節點進行供電。