基于ABC三相电的电网监测系统监控终端的设计

摘要：为了有效解决远程实时监测电网线路的ABC三相电温度和周边环境情况，实现电网的智能预警，减少人力和物力资源的投入及人工监控的弊端，设计了电网监测系统。该系统在嵌入式Linux操作系统基础上，采用GPRS无线通信技术，通过基于ARM9的S3C2440A处理器对采集的传感器信息进行处理，实现智能实时监控，不仅保障用电单位的用电处于安全状态，而且也为整个电网的安全经济运行创造了条件。电网监测系统分为主控中心和监控终端两部分。本文主要讨论监控终端设计。

引言

　　当前，电网庞大复杂，输电设施多在距离人们居住地方较远的山上、陡坡等处架设，一方面管理人员不易对故障设施检测并修复，另一方面很容易对管理人员的人身安全带来威胁。尤其在较寒冷的冬天，电力工作人员须在冰冷、湿滑的环境下，对电网设施进行清冰、检测等工作，很容易出现安全事故^[1]。

　　针对上述安全问题，以及在国家大力发展智能电网的环境下，本文设计了一种新型的输电设施监控系统。通过本系统，可以自动地对输电设施进行全天候的监控，如果监测到输电设施各个参数的数据有异常，系统会将警报信息自动发回给远端的服务器系统，实现实时监控。

　　系统设计

　　本系统主要采用了以ARM9为核心的TQ2440开发板作为数据处理平台，并分为两部分：主控中心与监控终端，本文主要讨论电网监测系统的监控终端设计。在监控终端处，主要对电网的A、B、C三相电电力线缆接头处的温度和电网塔杆的角度进行监测，同时对外界环境中的温度、湿度、风速、阴晴度进行了监测。并利用GPRS无线通信技术，将各个传感器采集到的数据发送回主控中心，主控中心再进行相关的处理。考虑监控终端野外工作的特性，采用了太阳能电池板进行供电，同时也实现了太阳能自动跟踪系统，保证了监测设备供电的特殊性。

监控终端功能设计

　　监控终端设计主要采用S3C2440作为处理器，并结合了TLC2543 AD 转换芯片、风速传感器、湿度传感器、铂电阻(PT100)、温度传感器和角度传感器对电网上的电力线缆的ABC三相电接头处温度和塔杆的倾斜角度以及外界环境的温度、湿度、风速进行监测，并通过GPRS无线传输技术将数据传回主控中心。监控终端系统模块图如图1所示。

　　A、B、C三相电温度检测

　　高压线缆表面温度测量，对传感器的要求比较苛刻。本系统采用的传感器件为WZP型Pt100铂电阻，具有抗震动、稳定性好、准确度高等特点，满足这一特殊环境使用要求。测量电路主要包括三个部分：恒流源电路、模拟信号放大部分、AD转换部分。恒流源电路利用运放原理[2]搭建，输出端接铂电阻接反相输入端形成负反馈，利用基准电压源芯片LM336得到2.5V电压接精密电阻到运放负向输入端，由虚短虚断的原理可知流过铂电阻电流大小等于流过精密电阻的电流，实测恒流效果较理想。放大部分采用AD620(标准三端运放)运算放大器，外接合适的增益电阻，可实现0~1000倍的增益放大，使用简单。数模转换采用12位AD转换芯片TLC2543，对模拟信号进行转换后，送处理器进行数据处理。设计的运算放大器放大增益为20，可实现-100℃到+100℃的准确测量，完全满足实际使用要求。三相线表面温度测量原理设计图如图2所示。