35KV高压开关柜在线监测系统现场层功能进行探讨

摘要高压开关柜作为电网的重要组成部分，它的安全运行关系到电网的运行。而我国电网构成庞大，其中包含了大量的高压开关柜。当高压开关柜出现故障时，就可能应发大规模的停电，造成大量的经济损失。而对高压开关柜进行人工定期检修，又会损耗大量时间与人力，并且还很难发现一些潜在的故障。本论文主要是对当前35KV高压开关柜在线监测系统现场层功能进行探讨，即高压开关柜现场运行数据监测。整个设计包含有交流模拟量采集设计、开关状态量采集设计、继电器输出设计、温湿度采集设计、通信接口设计、快速FFT算法、离散信号计算以及微机继电保护。根据各个采集量的特性，选用合适的传感器与互感器设计电路。高压开关柜的安全运行可作为电网系统安全运行的一个参照，本文对其保护的研究很有意义。关键词：高压开关柜检测电路傅里叶变换

目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 绪论1.1课题背景和意义在我国庞大的电网系统中，作为电网重要的组成及电力系统核心保护和控制设备。原始的高压开关柜数量众多，一旦高压开关柜发生故障，就会损坏相关联的电力设备和线路，从而引发大面积的停电事故。这就需要对其进行定期的人工维护检修工作，尤其实开关动作时间、分合闸电压电流、开关动作次数统计、防误操作等，耗费大量时间和人力。随着当下智能电网的建设以及用电量的上升，也难以和快速发展的智能电网相适应。作为电力系统在对电能进行发输配等过程中进行断开和控制的重要一次设备，高压开关柜的可靠性直接与电力系统安全运行挂钩，当高压开关柜内出现问题未能及时地发现处理，就会给国家造成巨大的经济损失。因此需要一种新型的高压开关柜在线监测系统在线监测，进行有效的在线监测设备运行状况，及时发现设备问题采取预防措施，实时保护电网的安全运行。1.2国内外发展概况我国高压开关柜的发展经过仿制苏联产品、仿制欧美产品再到自主研发的发漫长过程。1953年引进了苏联电工产品制造技术，其中就包含了高低压开关柜。经过60年左右的发展，如今我国的高压开关柜的性能和功能已趋近于国际先进水平。仅手车式柜型就从KYN1排序到KYN96，从JYN1排序到JYN10。固定柜柜型从XGN1排序到XGN66。而在如今的智能化市场中，国内处在前沿的则是南京南瑞继保电气有限公司开发的PCS-223A开关在线监测装置、国电南瑞科技股份有限公司开发的NS3568开关智能组件和北京四方继保自动化股份有限公司开发的CSC-122型断路器辅助保护装置等。而国外处在前沿的则是ABB公司开发的REQ650系列断路器保护装置和REF542系列开关测控装置，以及SIEMEN公司开发的SHVC系列智能开关等。现场测试或实时测量的发展而诞生了在线监测，在线监测功能对电力设备运行可靠性起了重要作用。高压开关柜检修历程大致可分为三个部分：事故维修、定期维修和状态维修。在第二次世界大战之前，高压开关柜只有出现故障后人们才会对其进行停运检修，这是盲目不科学的，这称为事故检修；而当前大多数情况，人们是按照固定的时间周期对设备进行检修，同时会消耗大量时间与人力，这称为定期维修；当前正在逐步展开研究的状态维修，以在线监测设备运行状态，经过数据对比进行评估预判，进而在设备故障发生之前进行预防检修。高压开关柜在线监测系统基本结构包括了信号变送、数据采集、数据处理与诊断等。整个过程如图1-1所示。图1-1高压开关柜在线监测流程图1.3课题设计要求本课题主要完成以下功能:1相电压监测功能3路相电压采集，输入范围0~60VAC/50Hz、实现电压的实时监测，防止过电压、缺相运行;2开关量动作次数采集采集开关状态，统计开关分合闸次数;3监视开关动作瞬时特性监视开关分合闸电压、电流值，开关分合闸时间统计;4防误操作监视刀闸位置，防止带地刀合闸、带负荷分刀闸等异常操作;5监视开关内部温湿度实时监视开关内部温湿度，当温湿度超标时，实时告警;6通信裝置具备RS485通信接口，波特率9600，Modbus协议;7状态指示；当发生异常时，装置能声光报警。2系统总统方案设计根据本次课题的要求，高压开关柜在线监测以ARM为核心实现对高压开关柜的保护。各个检测单元可通过CAN总线或RS485通信接口监控，由多路传感器数据采集经ARM数据处理后，可通过CAN总线或RS485通信接口同时遵循Modbus协议往后台监控终端传输。系统结构如图2-1所示。图2-1系统结构图高压开关柜在线检测的部分包含有：相电压监测、柜内温湿度监测、开关量动作次数监测、刀闸位置监测等。通过相应的监测，工作人员就可以提前预知柜内运行状态。如相电压的实时监测，就可以防止过电压与缺相运行；断路器分合闸状态检测，通过统计开关的分合闸次数和时间，就可以判断是否要对其进行检修；对接地开关刀闸位置监测，就可避免带地刀合闸、带负荷分刀闸的异常操作；柜内温湿度监测，可以有效避免断路器触头位置发生偏移生锈、弹簧松动以及柜内设备绝缘性降低等。为完成对高压开关柜相应的监测，则需完成一下功能设计。模拟量采集模拟量的采集是指模拟信号输入，其作为连续变化的物理量的输入。其中就包括了交流模拟量与开关量。交流模拟量通过电压互感器输出，需要对信号做相应的放大、滤波处理，输出的交流模拟信号在对其用A/D芯片进行数模转换。开关状态量采集开关量输入包括两类。一类是断路器等开关元件的辅助触点和继电器的节点，用来检测这些设备的工作状态；另一类是智能单元装置本身的一些接点。输出通道部分是控制断路器实现控制操作的出口通道。在出口通道里设有光电隔离，以防止断路器对微机系统的反馈干扰。主要是采集断路器和隔离开关的状态，可为断路器和接地开关配置相关的辅助触点，虽然增加了成本，占用一定空间，但是监控可以与一次电气相隔离，有效隔离干扰。这样就可以通关辅助触点通断来进行采集，再通过芯片累计开关次数，同时还可判断出开关、刀闸的位置。继电器输出控制在高压开关柜中，完成继电保护功能核心的电气元件就是继电器。在高压开关柜发生故障或者不正常运行的状态下，就能通过继电器动作使断路器完成自动跳闸的一种自动装置。进而可以设计通过继电器输出控制而达到控制断路器的电路，已完成对高压开关柜安全运行的保护。柜内温度采集高压开关柜运行过程中，开关的触点、母线连接头等部位因长期负荷较大、老化等原因会导致接触电阻过大而发热。由于开关柜密闭运行、内部空间狭小和绝缘保护等原因，这些发热部位的温度在运行状态下几乎无法监测，最终可能会因过热造成火灾和大面积停电事故的发生。可通过对应的温度传感器对柜内温度进行监测，同时将采集数据上传通信接口计算机与后台监控终端或者与检测单元之间的数据传输采用串行通讯方式。由于串行通讯方式特点线路少、成本、远距离传输上还可避免多条线路不一致。IIC接口用于存储定值及配置，SPL接口用于存储干扰数据，RS485接口用于与后台控制终端通信，Modbus协议。3检测硬件设计3.1RAM的选择本设计采用的是NuMicroTMNUC130系列中的NUC130VE3CN芯片。NUC130VE3CN芯片原理图如图3-1所示。整个NuMicroTMNUC130系列特色为宽电压工作范围：2.5V至5.5V，工作温度：-40℃至85℃，内建22.1184MHz高精度晶振。同时备有丰富的外设，符合Bosch规格CAN2.0A/B，定时器，模拟比较器等。除此之外NUC130VE3CN芯片还具有以下关键特性：内核：ARM®Cortex™-M0处理器、工作频率可达50MHz、工作电压与工作温度同上。内存：128KB应用内存、内嵌16KBSRAM、可编程DataFlash、支持在线电路更新ICP以及在线系统更新ISP。模拟数字转换器：支持8通道、12位分辨率、每秒取速率可达800k、±1℃准确度温感计。脉宽调制器：内建8个16位PWM产生器，可输出8路PWM或4组互补配对PWM、捕捉ADC功能。通信接口：4组SPL可达25MHz、2组IIC可达400kHz、3组UART可达1Mbps、1组BoschCAN2.0A/B。时钟控制：内部晶振4至24MHz、内部22.1184MHz振荡器。CPU引脚图如图3-1所示。图3-1NUC130VE3CN原理图3.2交流模拟量采集设计电压采集测量设备主要有：电磁式电压互感器、霍尔电压传感器。霍尔电压传感器在工业测控领域上得到了广泛的应用，霍尔电压传感器是能够将主电路和电子控制电路隔开的电压检测元件，其相对于电磁式电压互感器而言体积小、重量轻、宽频传输和交直流两用等特点。它的测量原理是通过霍尔效应。还可检测瞬态电压峰值，霍尔电压传感器是很有潜力成为新一代产品。但是霍尔电压传感器不能适用高压环境下的检测，测量电压等级越高，传感器的带宽就会越窄。所以不选用霍尔电压传感器作为本设计的电压采集，而是选用电磁式电压互感器做电压采集。

电磁式电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同的电压互感器。电磁式电压互感器原理图如图3-2所示。图3-2电磁式电压互感器原理图本设计交流模拟量的采集使用的是片内A/D采集，由于片内A/D是单极性的，就需要将交流模拟信号叠加偏置电压，变换成为直流信号。电压互感器选用的是南京向上电子科技有限公式生产的DL-PT202H1精密电压互感器。其特点体积小、精度高、抗环境能力强且隔离耐高温安全可靠。交流模拟采集原理图如下图3-3所示。图3-3交流模拟采集原理图被测电压由DL-PT202H1电压互感器转换成输出电压信号，由第一级运放作用将被测信号放大，输出经过RC低通滤波后进入第二级运放。第二级运放的是射级跟随器，它的输入电阻高，传递信号源信号效率高，输出电阻低，且输出电压与输入电压相位相同，可作为中间级使用，用于缓冲、隔离前后级的相互干扰。第三级运放的作用是加法器，给信号叠加偏置电压，送给处理器片内AD模块。D1、D2的作用是钳位二极管，用于保护处理器A/D模块。通过A/D采样把交流模拟量转换为连续模拟信号，再将连续模拟信号通过傅里叶变换为离散信号，计算出交流信号谐波系数，再由谐波系数计算出电压幅值大小。如下列公式（3.1）、（3.2）和（3.3）所示。(3.1)(3.2)(3.3) 在计算出相应的电压值后还需注意以下问题：（1）电压偏差供电系统在正常运行下，某一节点的实际电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数，称为该节点的电压偏差，数学表达式为：电压偏差（％）=[（实际电压-系统标称电压）/系统标称电压]*100%；35kV及以上供电电压的正负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%，10kV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%，220V单相供电电压允许偏差为标称电压的＋7%，-10%。（2）频率偏差电力系统在正常运行条件下，系统频率的实际值与标称值之差称为系统的频率偏差，表达式为：频率偏差=实际频率－标称频率；我国电力系统的正常频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较小时，频率偏差值可以放宽到±0.5Hz；系统有功功率不平衡是产生频率偏差的根本原因。（3）电压不平衡和序分量测量在理想的三相电源供电系统中ABC三相电压和电流幅值相等，相位相差120°。当实际系统偏离上述情况时，就产生了不平衡问题及相应的电源利用效率降低的问题。如发电机和大型电动机，负荷不平衡造成设备的不对称运行，产生负序分量，会引起设备过热和损耗，缩短设备的使用寿命。电压负序不平衡度表达式：U2=[电压负序分量/电压正序分量]*100%电压零序不平衡表达式：U0=[电压零序分量/电压正序分量]*100%（5）电压波动电压波动为一系列电压变动或连续的电压偏差，电压波动值为电压均方根值的两个极值Umax和UminUmin之差△U，常以额定电压Unom的百分数表示其相对百分值，即若电压波动变化率低于每秒0.2％，应视为电压偏差，不属于电压波动的范围。3.3开关状态量采集设计辅助开关作为主开关的一种附件，常用于配置高压断路器、隔离开关作为二次控制回路分合闸、信号控制和联锁保护作用。辅助开关是与主开关位置相对应的，断路器与隔离开关的开断信息采集，可以通过两开关双上的辅助开关的开断情况得知。采集电路如图3-4所示。图3-4开关分合闸次数采集电路图辅助开关与主电路串接，经过R8与二极管回到负电极，形成一个回路。其中电阻通过限流作用保护光电耦合器中的二极管正常运转。电路中TLP181光电耦合器可以实现开关量与计算机总线之间的完全隔离。TLP181由发光二极管和光敏三极管构成，且发光二极管与光敏三极管之间隔离绝缘。虽然整个采集过程输入、输出都是电信号，但是它们之间信息传递媒介是光，同时在密闭环境内进行转换，这样就不会受到电磁干扰与外界光源的干扰。当隔离开关、断路器合闸时，辅助开关闭合，电回路形成通路，发光二极管发光，光敏三极管饱和导通，于是输出IN0有电位变化。反之，隔离开关、断路器分闸时，辅助开关断开，电回路没有形成通路，发光二极管不发光，光敏三极管截止，输出IN0电位再次变化。通过输出电位变化，就可判断出隔离开关、断路器的状态，从而完成采集过程。3.4继电器输出设计继电器输出就是电路控制中说的弱电控制强电。通过与负载电路串接，在接收到负载电路上信号超限时，继电器动作，带动触点闭合，接通断路器跳闸电路，使得断路器跳闸，完成保护动作。设计如图3-5所示。图3-5继电器输出控制原理图因为需要在大功率环境下工作，在设计上还串接光耦合器。同时光耦合器还具有是单向传输信号、输入端与输出端实现完美的电气隔离、抗干扰能力强、使用寿命长和传输效力高的优点。当负载电路电流超限，光耦合器TLP127中的二极管发光，使得整个电路导通，KM1继电器上的触点KM1B就会闭合，接通断路器跳闸电路。3.5温湿度采集设计本设计温湿度采集用到了广州奥松有限公式生产的DHT11数字温湿度传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，仅需要一个I/O口。使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗。DHT11传感器具体参数特性如下所示：工作电压范围：3.5V至5.5V；工作电流：平均0.5mA；温度测量范围：20至90%RH；温度测量范围：0-50℃；湿度分辨率：1%RH8位；温度分辨率：1℃8位；采样周期：1s；DHT11传感器引脚连接方式为：引脚1接电源正极，引脚2为数据端，可以直接接单片机I/O口，同时为提高稳定性，可在数据端接上一个上拉电阻。引脚3为空脚不使用。引脚4接电源地段。如图5-6所示。图3-6DHT11传感器接线原理图3.6通讯接口设计随着电子技术的发展和市场的需求，各种各类的仪表越来越多地应用于各个不同领域的自动化控制设备和监测系统中，这要求系统之间以及各系统自身的各个组成部分之间必须保持良好的通信来完成采集数据的传输，先进的通信协议技术能可靠地保证这一点。通信协议是通信双方的约定，对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，实现不同设备、不同系统间的相互沟通。下面就对当前工业通讯运用最为广泛的两种通信接口进行设计。3.6.1带光电隔离RS485与RS232通信接口RS485总线作为当今远距离工业通讯最常见、运用广泛的串行总线标准。其数据传输采用的时平衡发送和差分接受，这让其具备了抑制共模干扰的能。RS485总线大致可分为两类：隔离型与非隔离型。顾名思义，前者比后者有着跟好的抗干扰能力。高压开关柜内环境情况复杂特殊，会造成每个节点之间存在很高的共模电压。这就使得在RS485总线接收到超限电压时，破坏接收器让其无法正常工作，严重的可能会破坏芯片和仪器。为解决这种问题，就是通过光耦合HCPL0601进行电气隔离，彻底去除共模电压的干扰。如下图3-7所示。图3-7带光电隔离的485通讯接口图同样作为目前最为广泛的接口之一，RS232通信接口也广泛运用各个工业领域。RS232接口同样采用光电隔离。如下图3-8所示。图3-7带光电隔离的RS232通信接口图RS485与RS232通信接口光电隔离都采用的是HCPL0601光耦电路芯片，组合了磷砷化镓发光二极管和集成高增益光探测器。HCPL-0601的使能输入允许探测器带有选通特性。探测器IC的输出则是一个集电极开路肖特基钳位晶体管。HCPL-0601的内部屏蔽可保证在Vcm=1000V条件下，其共模瞬变抗扰度达到15000V/μs。这种独特的设计提供了最大限度的ac和dc电路隔离，同时实现了TTL兼容。HCPL-0601光耦的操作参数保证温度范围为–40℃～+85℃，这些参数允许了系统的无扰运行。3.6.2IIC存储器大量数据的采集就需要通过相应的存储器来存放不同的数据信息，进而能让计算机连续自动的执行程序，对广泛的信息进行处理。IIC存储器一般使用EEPROM实现,故可以在线读取和写入,写入的数据保存时间也很长.IIC实现起来非常简洁,只需很少的几根线即可。FM24CL64是采用先进的铁电工艺制造的64K位非易失性存储器。并且可以像RAM一样快速读写。FM24CL64中的数据在掉电后可以保存45年。相对EEPROM或其他非易失性存储器，FM24CL64具有结构更简单，系统可靠性更高等诸多优点。如图3-8所示。与EEPROM系列不同的是，FM24CL64以总线速度进行写操作，无须延时。数据发到FM24CL64后直接写到具体的单元地址，下一个总线操作可以立即开始，无需数据轮询。此外，FM24CL64的可读/写次数比EEPROM高出几个数量级。同时，由于无需内部升压电路，FM24CL64的写操作功耗非常低。所以本次IIC存储器以FM24CL64实现。图3-8IIC存储器原理图4软件部分4.1快速FFT算法数字信号处理，无非就是通过把信号交给计算机处理，同时还需满足信号是离散信号与有限长度两点要求。如第3章中3.2小节介绍的，连续模拟信号通过傅里叶变换为离散信号，再通过离散傅里叶算法求解相应的值。离散傅里叶变换（DFT）就是通过将信号从时域变换到频域，同时时域和频域都是离散的。这样就可以得知一个信号是有哪些正弦波叠加而成，且求出的结果就是正弦波的幅值与相位。由于离散傅里叶变换的计算量较大，会降低计算器的处理速度。进而出现了快速傅里叶变换，简称为FFT。快速傅里叶变换本质上就是傅里叶变换，它只是提高了运算速率，能快速地的计算出傅里叶变换的结果。首先列出离散傅里叶变换公式：，k=0,1,2,…,N-1。（4.1）公式中X(K)表示离散傅里叶变换后的数据，X(n)表示为采样的模拟信号。公式内的x(n)可以为复信号，而实际当中x(n)都是实信号，即虚部为0，再将离散傅里叶变换公式展开：（4.2）在对公式中的一个序列不断地进行分解，即可得出对应的蝶形图，如图4-1所示。图4-1蝶形图其中同一级内的蝶形的输出点在同一直线上，我们就可以对它进行分级来运算。但是每个蝶形的输出点在下一个级运算是不一样的，在第一级蝶形中是两个相邻的数据进行蝶形运算，第二级蝶形中两个数据将会间隔一个数据进行蝶形运算，第三级蝶形中两个数据将会间隔三个数据进行蝶形运算。FFT算法的原理是通过许多小的更加容易进行的变换去实现大规模的变换，降低了运算要求，提高了与运算速度。快速傅里叶变换并不属于傅里叶变换的相似运算，它们是完全等效的关系。4.2离散信号计算 通过对交流模拟信号的采样，就可得到一系列的脉冲序列，这是一时间不连续但是幅值仍然连续的信号。根据著名的香农采样定理，就正弦交流电压而言，我们就可以通过对每个周波取两点采样来确定这波形的相关特点。随后通过是离散傅里叶算法算出电压有效值，在计算出有功功率与无功功率。设电压信号用一个周期函数表示：u（t）=u（t+kT），T为周期，k=0,1,2,3,…,N-1，其满足狄里赫利条件，进而可对其分解成傅里叶级数：（4.3）对离散信号在时间序列下进行傅里叶变换则有：（4.4）在根据时间序列，按离散傅里叶变换理论，可导出第n此谐波系数公式：（4.5）其中n=1,2,3,…,N-1。第n次谐波幅值就是An与Bn的平方和开根号，n取1时也可以得到基波的幅值。但是这里的运算量很大，算法运算执行时间长。这里我们就可以通过快速傅里叶变换减少其运算量，使得计算机运算速度提高。将公式(4.2)两端同时乘以2/N，在带入到公式(4.1)中即可的到复数形式：（4.6）由公式(4.6)可知，通过快速傅里叶变换计算出基波与谐波的系数X(k)，在乘上2/N即可得到复数An-jBn，再通过对实部与虚部平方和在开方即可的到对应幅值，虚部除以实部取反正切即可得到对应相位值。只要测出电压U，电流I和两者的相位差φ，通过它们之间的关系就可以计算：视在功率S=U*I。有功功率P=S*cosφ。无功功率Q=S*sinφ。cosφ就称为有功功率因数。4.3微机继电保护微机继电保护通过运用微型计算机组建城的继电保护。在65年左右人们就开始着手研究微机继电保护，但由于当时的条件不足以支撑研究，限制微机继电保护的发展。再往后，集成电路计算的发展突飞猛进，带动了微机技术的进步，进而微机继电保护的发展达到前所未有的高潮。我国的在这一方面起步虽然较慢，但是进步是很大的，也取得了比较好的成效。我国在90年代往后就陆续产出很多成型的产品。微机继电保护基本构成如下图4-2所示图4-2微机继电保护构成图一般来说，计算机主要就是对数字进行具体的量化以及判断，而微机继电保护所输入的信号就是电力系统的一个模拟信号，也就是说在经过电力系统的电流互感器进行模拟和预处理之后，有效的将一些谐波的分量在进入滤样器之前就被处理掉。虽然微机继电保护所输入的信号往往都是比较复杂，也比较多的，但是可以通过设置多路的转换器就可以将模拟信号进行分类并排列整齐，为后续的一些功能的处理以及取用都做好了准备。4.3.1低电压保护通过低压保护继电器并接在线路两端，设定低电压电压定值，当被保护电路电压超过设定低电压电压定值时，在极短时间内的低电压保护不响应，当低压运行超过所设定的延时保护时间后相应，断路器开始动作，并且发出相应的告警。低电压保护原理图如图4-3所示。注：图中Tx为低电压保护延时。图4-3低电压保护原理图4.3.2过电压保护通过低压保护继电器并接在线路两端，设定过电压电压定值，当被保护电路电压超过设定过电压电压定值时，在极短时间内的过电压保护不响应，当低压运行超过所设定的延时保护时间后相应，断路器开始动作，并且发出相应的告警。过电压保护原理图如图4-4所示。注：图中Tx为过电压保护延时。图4-4过电压保护原理图整体来上来说微机继电保护其实就是一个综合了控制，监测，保护以及通信等各类功能于一身的高科技新产品，这些各种功能集合在一块儿，再搭配上人性化的界面设置，同时微机继电保护装置采用的32位数字的处理器且内核结构也是最先进的，高速运算能力是最为显著的优点。同时微机继电保护装置还有一个最大的特点就要属于其强大的自检能力，一旦发现异常就可以自动报警，由此可见其具有一定的自我保护能力。5总结本课题是基于高压开关柜各检测单元的设计。在如今电网智能化的大环境下，通过比对了解在高压开关柜线监测系统与相应数据检测的需求性与迫切性。然而国内和国外在这方面的技术都不是很成熟，很多都只是单一的对开关柜内一些必要参数进行分开检测分析。虽然也有不少的监测设备投入到关于开关柜内运行监测，但是整个高压开关柜监测还是不太完善的。本课题对高压开关柜安全检测的设计，并没有用到市面上现有的高压开关柜柜型来具体设计整个检测系统，而是通过前人对大量高压开关柜在运行中所出现的一些故障总结，在对其故障参数进行测量分析，设计对应信号采集电路与保护电路，来构成整个监测系统。本课题对高压开关柜在线监测的设计还是较为广义的。硬件设计中，主要是通过参考高压开关柜在运行中产生的故障，通过故障明确相应的数据测量采集。对所采集的数据进行预分析，就可知道当前高压开关柜运行状态是否安全，进而做出相应的应对措施。在交流模拟量采集中，通过对比电压互感器与霍尔电压传感器在高压环境采集数据的优缺点，确定本设计采样电压互感器进行交流模拟量采集。开关状态量采集、温湿度采集、继电器输出和通讯接口的设计上都模拟在高压环境下选用合适的传感器设计电路。软件设计中，通过优化离散傅里叶变换即运用快速离散傅里叶变换算法，来实现对采集的数据信号快速处理，计算出交流信号幅值、有功功率与无功功率。同时通过微机继电保护对运行设备进行监测显示，对异常运行及时的进行故障报警、诊断和对故障设备快速切除。本设计的检测单元对高压开关柜监测的量少，仍然存在着不少的待测量对高压开关柜安全运行存在隐患。但是这些带测量的测量难度极大就没有列入其中。同时温湿度传感器对温度测量范围略小，还可加以改进。本课题设计总体实现了对相关故障监测的功能，提供给开关柜检修的直观依据，减轻了定期检修的繁重劳动，增加了报警的实时性。系统通过检测的数据存储到IIC存储器，就可查找以往数据的变化，为分析高压开关柜运行状态提供了方便。6致谢写到这里，就要完成我在学校的最后一篇论文了，同样代表着四年的求学之旅即将结束。始于微凉的秋天，终于炎热的夏天，时间匆匆流逝。回望这大学四年的生活，百感交集，当初那个懵懂青年入学之日恍惚就在昨天。回忆记忆里校园，郁郁葱葱，学校的每一角早已深深的刻入脑中，再次当中有失落，也有过快乐。留在这里的是四年挥散的汗水，带走的则是成长的果实。在这个炎热夏天，我也将重新规划人生起点，踏上新的旅途。在论文完成之前，首先对我的指导老师江忠耀老师表示感谢，从开题报告的撰写再到本论文的定稿，是江老师悉心的指导与不遗余力的帮助，助我完成离校前最后一个任务。就算是再疫情期间，仍然为我批阅修改论文，同时为本文给予大量宝贵意见。由衷的感谢江老师对我论文的指导以及帮助。同时还要感谢四年里为我传道授业的老师以及在生活上给予我帮助的老师们。我的同窗知己，有生以来这样感觉到，你我的心不会太远。方寸指心，悠悠即远，知己的心不会太远。感谢三位同窗兄弟，四年的朝夕相处，我们之间相互包容、关心彼此，不管是学习还是生活都是你们及时的给我帮助和鼓励，让我觉得很幸福。感谢那四年来在生活上帮助我朋友们，离别之际，我祝大家前程什锦，未来可期。天下之大爱就是父母对孩子的那种爱，父母习惯为孩子做长远打算，想给孩子谋一个好的前程。在此，特别要感谢辛苦养育我父母，二十多年的求学之旅，谢谢你们在后面的付出与支持，他们总会在我情绪低落时给予我鼓励。祝愿父母身体健康。庚子年初，新型冠状病毒突如其来，全国上下打起了一场疫情防护战役。面对疫情，党和国家高度重视，积极应对。一支支医疗队前往武汉，支援前线防控工作。感谢此次逆行者们的无私奉献，向你们致以最崇高的敬意。感谢祖国的强大，祝愿祖国繁荣昌盛国泰民安。7参考文献刘健华,孙亮亮,黄顺建.高压断路器运行状态实时监测系统设计[J].中国新技术新产品,2009,000(010):111-112.刘钺.交流电压的数字采集测量方法研究[D].中国计量科学研究院,2007.黄新波,方寿贤,王霄宽,等.HighvoltageswitchgearcabinetbasedonIoTtechnology