无线电力柜状态监控系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着社会的发展，电力已经成为我们生活中不可或缺的资源，对电力进行有效的管理，不仅可以减少电力资源的浪费，还能够对财力进行高效率利用并节省大量人力。为了更加高效的实现电力资源的分配、传输、使用和管理，我国建设了智能电网^[1]。智能电网旨在提高电力系统的可靠性、安全性、经济性和环保性，提供满足用户需求的电能质量、允许多种发电形式的接入，是基于现代信息技术的新一代电网系统^[2]。它以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统为对象，应用数字信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电所有环节信息的双向交流，系统地优化电力的生产、输送和使用。其中，设备监控智能化是智能电网的基础，应具有监测电网运行状态，在线预警等功能^[3]，对电力生产、输送、配送和使用全过程的进行监测、控制和管理，保障电力系统的持续运作。因此，对于电力柜在线监测系统的自动化研究刻不容缓，研究人员需要在检测技术、通讯手段等方面不断进行开发和创新^[4]。

欧洲在上世纪60年代就已经开始广泛应用箱式变、配电柜等设备，同时也是开始设计电力监控系统比较早的地区,部分欧洲国家在80年代便开始着手研究输配电的自动化监测系统^[5]。1985年，西门子公司就依照德国电子制造商协会和电力行业协会推荐的规范设计开发自动化监测系统lsa678，以满足无人值守的要求^[6]。1997年，斯坦福大学又举办了一场名为internet远程监测诊断的工作会议，多个欧美国家的公司都在这场会议上对远程监测方面的协议达成了初步的共识^[7]。美国电科院在2000年首先提出了智能电网的概念，随后欧洲又在2006年提出了smart gird概念^[8]。两项概念很快便因其先进的理念被全世界接受和认可，欧美发达国家开始对变电站内的电力设备开始了新一轮的研究和开发。于是2007年，shan q, glover 1 a, moore p j等人便对zigbee技术在箱式变电站中的应用进行了分析和实验,并在高压环境下对zigbee硬件的性能进行了测试^[9]。进入21世纪，随着通讯技术的发展，电力设备的智能化监控系统也不断更新^[10]。国外的电力监测综合自动化系统中，主要是利用各类通讯技术来进行信息传递，用传感器、计量芯片等设备对现场进行信息监控^[11]。此外监控系统还会通过网络信号来改变数据传送的形式，并将监测结果发送给后台数据库，从而使得电力设备的控制全面自动化，在监控过程中还可以将运行状况进行实时显示，方便管理人员进行查看^[12]。

国内对电力柜检测系统真正意义上的研究，是从90年代中期才开始的。90年代中期，我国才研发、生产出符合我国应用条件的电力柜检测系统，具备了无功补偿，电力计量等功能,这是我国智能化电力设备研究的开端^[13]。2009年，我国正式启动智能电网计划，在“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司首次提出了中国的智能电网发展规划，并确立了总体发展目标。目前我国电网体系经过多次变革，演变成了现在的“5 2 n”体系，基本全面建成统一的坚强智能电网，技术和设备达到国际先进水平，并且下一步电力能源的发展方向将转向新能源方向^[14]。

2. 研究内容和预期目标

1. 内容

电力柜（环网柜、箱式变、配电柜等）是电网建设和工业生产中被广泛应用的电力设备。由于其柜体防护效果有限，运行环境恶劣，容易导致电气设备的损坏，但由于成本和技术的限制，电力柜在线监测系统的自动化程度还未能达到运行要求。本课题拟设计一套基于无线传输的电力柜状态监控系统。拟以单片机为监控系统的控制核心，以相关芯片监测电压、电流、功率等电力参数，并使用各类传感器模块对柜内的主要触头温度、开关量、温湿度信息、烟雾火源等非电能信息进行监控和采集，并完成信息的无线传输。具体包括：系统的特定场景需求分析、方案设计与对比优化、硬件电路设计与优化、软件编程与调试。

2. 要求

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路设计，程序编写。然后完成电路原理图的绘制和硬件电路图的设计，最后完成软件的编程以及硬件功能的调试。

其设计的主要步骤：

(1) 先查阅文献了解如今的无线电力柜监控系统现状，阅读电力电子、微处理器的相关的一些书籍和材料，整理出自己论文所需要的一些重要的文献资料;

4. 参考文献

[1] 颜鹏飞,杜宁,吴清波.浅祈智能电网的建设与电力产业的发展[j].中国科技博览,2013(36):545-545.3

[2] 刘嵘,沈庆河,刘辉,等.智能化变电设备在线监测系统研究[j].电子技术与软件工程,2015(1):221-222.

[3] 杨江.电力信息化管理中存在的问题及对策研究[j].经营管理者,2015(34).105-105.

5. 计划与进度安排

（1）2024-2-20～2024-3-03（2周） 查阅和总结相关背景及技术资料，进一步细化研究计划，初步提出设计方案，撰写开题报告。

（2）2024-3-06～2024-3-17（2周） 完善和优化设计方案，熟悉控制器硬件资源及编程技巧，完成器件选型。

（3）2024-3-20～2024-4-07（3周） 设计电路原理图，制订程序框图，编制控制程序。