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摘 要

高压开关设备触头常因接触不良、材料老化等原因导致温度过高，引起绝缘老化甚至击穿，严重影响电网的安全与稳定。因此，进行高压开关设备触头温度在线监测，可以提前发现并消除热故障隐患，具有重要的工程意义。

本课题提出触头温度的在线监测系统的设计，要求系统能完成温度的在线监测，进行必要分析，以确保高压开关设备稳定运行。包括触点检测与控制的软硬件设计方法。系统以STC89C52RC 为控制核心,用温度传感器DS18B20采集温度，单片机对采集到的信号予以分析判断，实时在LCD1602上面显示出来，还可以通过485通讯协议将下位机单片机检测模块检测到的信息传输给上微机软件上实时查看高温触头的温度和当前的具体信息。当温度过高时，系统就会启动继电器模块，使高压开关设备断电，从而达到保护触头，保护被控设备电路。

关键字：单片机；温度传感器；485通讯；LCD1602；继电器

Design of on-line monitoring system for high voltage switchgear

Abstract

High voltage switch equipment contact is often due to poor contact, material aging and other reasons lead to high temperature, cause insulation aging and even breakdown, seriously affect the safety and stability of power grid. Therefore, it is of great significance to find and eliminate the hidden trouble of thermal fault in the on-line monitoring of the contact temperature of high voltage switch-gear.

This paper puts forward the design of online monitoring system of contact temperature of the system can complete the online temperature monitoring, the necessary analysis, in order to ensure the stable operation of high voltage switch-gear. The hardware and software design methods including contact detection and control. System uses stc89c52rc as the control core, with the temperature of the temperature sensor DS18B20 acquisition environment, micro-controller on the collected signal be analysis and judgment, real-time displayed on the LCD1602 above, can also through the 485 communication protocol will be slave MCU detection module detects the information transmission to the software on the computer real-time view of high temperature contact of the temperature and the specific information. When the temperature is too high, the system will start the relay module, so that the high-voltage switching device power outages, has never reached the protection of the contact, the device to protect the circuit.

Keywords: MCU; Temperature sensor; LCD1602; 485 Communication; Relay

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2选题的意义 1

1.3设计简介 2

1.4 文本方面与论文布局 3

1.4.1文本方面 3

1.4.2 论文布局 3

第二章 方案设计与论证 3

2.1 主控系统 4

2.2 温度传感器模块 5

2.2.1方法的选择 5

2.3 电源模块 5

2.4 报警模块 5

2.5 显示模块 6

2.6 控制模块 6

2.7 通讯模块 7

第三章 硬件设计 8

3.1总体设计 8

3.1.1 系统框图 8

3.1.2元件表单 9

3.2温度传感器模块 9

3.2.1 DS18B20概述 9

3.2.2 DS18B20内部结构 10

3.2.3 DS18B20供电方式 11

3.2.4 DS18B20原理 12

3.3主控模块 13

3.3.1最小系统地简单介绍 13

3.3.2电源 13

3.3.3时钟电路 13

3.4.4复位电路 14

3.5串口通讯 14

3.5.1串口的电气特性 14

3.5.2 Max232电平转换芯片 15

3.6报警模块 16

3.6.1蜂鸣器频率的设定 16

3.7 LCD1602显示 16

3.8 485通讯模块 17

第四章 软件设计 18

4.1整体流程图 18

4.2初始化程序设计流程图 19

4.3警报模块的子程序设计 19

4.4显示模块的子程序设计 20

4.5测温模块的子程序设计 21

第五章 安装与调试 22

5.1 keil uVision4开发软件 22

5.2 USB转串口驱动安装 22

5.3程序下载 23

5.4运载与使用 24

第六章 结束语 25

致 谢 25

参考文献（References） 26

附 录 27

第一章 绪论

1.1选题背景

伴随着我国社会经济的高速发展，使得电力系统的容量日益增加。大机组、高电压、长距离传输系统的应用是与日俱增的。而与此同时，电网中高压断路器的控制和保护的运用也越来越广泛。但是涉及到相关的热，电，机械和环境等等因素直接造成的断路器劣化与否，尽管断路器的故障的监测和诊断已经有很长一段时间的探索。但是，到目前为止，还没有一个完美的断路器评估方法。目前，断路器在线监测模式的监控设备大多数采用较为廉价的单片机。由于单片机的字长和拓展限制，同时存在采样信号较少，数据采集不足，缺少对运动过程的记录，准确的分析并不高，计算模型简单的问题。使得这样的诊断结论是不能令人信服的，也存在人机交互并不友好，网络连接的能力较差。

在国外，高压断路器的状态监测开始的比较早，现如今已经发展成为一个独立的学科了，其研究领域已经从理论到实践，甚至到了使用该设备。例如ABB的GIS SF6断路器局部放电检测装置，用温度传感器和感应型的传感器来监控断路器的状态。 ABB的高压开关电气柜的母线温度检测装置，现在可以被连接在互联网上使用了。德国西门子公司在高压断路器和GIS中早就已经把监测系统连接到网络中，它的这套系统的中心是充分利用电脑来帮助电子控制和监控单元，再加上连续测定和计数传感器，从而承担高压断路器所有的控制和监测功能。^[8]

西安高压断路器研究所和一些研究机构正在开发的机械性能在线检测技术。 早在1994年，中国电力科学研究院（EPRI）已研制成功KZC-1的高压断路器在线监测，并通过了实际应用的考核。其次，南京自动化科技发展有限公司的N601断路器在线监测设备，使用DSP作为核心处理器，使用CAN现场总线作为远程监控和通信手段来监测断路器的机械性能。

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