电气设备除湿运行环境监测处理系统.pdf

2023.7 下 EPEM 167电力安全Power Security电气设备除湿运行环境监测处理系统广东电网有限责任公司中山供电局 周 恒 罗其锋 吴棉廷 王振刚 高晓岚摘要：本文探讨了电气设备运行环境下不同的环境监测处理系统，包括户外设备的小型除湿器系统、多传感器电气设备运行环境监测系统，为寻求建立恰当、合理的电气设备除湿运行环境监测处理系统提供参考依据。关键词：远程控制；电气设备除湿；运行环境监测；处理系统随着科学技术的发展，在雨季和炎热潮湿的天气，一些室外电气设备容易受到湿度的影响，导致绝缘不良、短路或无法正常工作，因此电气设备的环境监测，尤其是湿度监测尤为重要。该项目的核心是利用半导体冷凝干燥技术来实现湿度检测、显示、自动干燥等任务，与现有的除湿器湿度大且无法最小化相比，该系统更紧凑、舒适、功耗低、性能好、安装方便。可用作调节电源开关设备、电气控制柜等设备的湿度，在低成本条件下，可使室外电气设备在良好的干燥环境中工作，从而延长户外设备使用寿命，减少故障可能性。1 潮湿环境对电气设备的影响湿度是电气设备的天敌，因为一旦电路组件和湿线内部湿度超标，电气设备内部水分会慢慢侵蚀电器中的金属，然后内部组件会逐渐生锈。潮湿的环境也会对机械和设备产生许多负面影响，例如在高湿度环境中机械设备会迅速生锈，一些产品的质量会在潮湿的环境中受影响，从而缩短设备的寿命。此外，当温度下降时，外部湿度会增加，水蒸气容易凝结并黏附在设备上，尤其是在金属表面，从而损坏设备。设备故障不仅会对设备造成重大损坏，还会影响电力网络。此外，在高湿度环境中电绝缘材料的容量也会下降，还可能会短路变质。目前，电气设备中常用的干燥方法包括强制通风、空气提取、电加热、除湿器、半导体除湿器等。2 户外设备小型除湿器系统设计电气设备的湿度超标会导致一些室外设备绝缘性降低、电路短路或工作不正常，因此湿度控制非常重要。户外设备的小型除湿器系统使用控制中心控制辅助设备，并利用半导体冷凝干燥技术实现湿度检测、自动湿度控制与过热设备保护。相较于其他体积大且无法最小化的除湿器，该系统具有紧凑、舒适以及功耗低、性能好、安装方便等优点。且该系统可实现封闭空间更小化，在低成本条件下，室外电气设备同样也可在良好干燥的环境中工作，极大地延长了户外设备的使用寿命，降低了故障发生的可能性1。2.1 系统组成除湿器设备监控系统平台主要由5个基本电路组成：ATmega8控制器、温度和湿度数据采集单元、报警单元、数字显示器和干燥执行控制器，每个单元使用的12V 和5V 的电源系统。在该系统中，控制器使用主处理器、温度和湿度收集的数据，温度和湿度超过阈值在对变压器进行数字采样后，可对预定的温度进行判断。如果湿度过高，打开干燥控制器以实现自动化。如果温度超过标准，冷却将停止，实行对半导体冷却芯片的保护。2.2 功能单元选择2.2.1控制芯片控制器是整个系统的核心，接收从温度和湿度传感器中收集到的信号，通过实时数据处理进行监控来做出正确的判断，从而完成数字 LED 显示任务、自动干燥和输出警报。此设计中，MEGA8AVR 单片机作为微处理器具有高性能、短执行时间指令和低功耗的优势。其集成了强大而丰富的硬件接口资源，例如 ADC 适配器通道，具有强大功能和强大的驱动能力的闪存，可直接推动阀门和其他大电流负载。此168 EPEM 2023.7 下电力安全Power Security外，其工作速度快，工作速度高达1MIPS/MHz，适合在真空控制中心除湿器中使用。2.2.2湿度采集装置湿度采集装置主要选择 HS1101湿度传感器，这是一种基于独特工艺设计的容量传感器。HS1101的容量将随着空气中相对湿度测量的变化而变化，两者之间的关系是线性的，也就是说，容量会随着相对湿度的增加而增加。湿度测量范围为0%到100%RH，容量为162pf 到200pf，误差不超过 2%RH。其还具有相对较快的响应时间，响应时间小于5s2。图1为湿度电路采集图，笔者使用 HS1101和 TLC555计时器传感器来构建湿度采集电路，当环境湿度发生变化时，HS1101的振幅发生变化。根据多纤维的特性，获得电路将电压中的可变振幅转换为与可变振幅成反比的输出信号频率，并传输到 ATmega8，用于数据处理和脉冲频率计算3。图1 湿度电路采集图2.2.3温度收集装置温度收集装置选择由美国国家半导体公司生产的高精度模拟温度传感器 LM35。其具有广泛的线性工作范围，输出模拟电压，输出电压与温度呈线性比。转换 VOT 公式=10T（mV），即0 VOT产生的电压为0V，温度每增加1，VOT 将增加10mV。在室温下，不需要对 LM35进行过多的调整（一般室温精度为 1/4时，可通过外部校准或精细调整来实现）4。LM35可用于正负电源模式和单电源模式，使用+5V 电源、低电流工作和低功耗。电路中的温度传感器引脚输出直接连接到单个微型计算机芯片。将计算机连接到 PC0端口，通过 ATmega7a/d 适配器芯片收集电压传输到 ATmega8的模拟信号。然后 ATmega8控制器驾驶系统引导数字显示室外温度测量。该装置主要检测温度，以防止半导体制冷设备耗尽。根据半导体制冷设备的特点，最高温度温差不得超过65，否则设备将无法正常工作或损坏。因此，当系统温度超过60并持续6s 时引发警报，同时关闭半导体制冷设备。2.2.4半导体制冷装置半导体冷却芯片冷却单元是实现干燥的主要部件，控制电路如图2所示，工作电压等级为12V，冷却板选择 tecl-12704芯片。这是一种通过电流交换控制当前趋势来实现冷却和加热的设备类型，主要原理是珀尔帖效应。半导体冷却芯片冷却单元优点是重量轻、体积小、易于安装，无需要依靠快速冷却和冷却，适用于空间有限且可靠性高的场合5。当冷却开关工作时，热端会加热设备柜中的潮湿空气，同时在设备风扇的工作下，加速柜内的气流。当热空气在冷端循环时，空气中的水分迅速凝结，水滴冷却后，最后是通过下水道、干燥和干燥的空气排出。图2 制冷控制电路2.3 户外设备的小型除湿器系统软件流程与设计主程序流程图如图3所示，设计用于及时响应各种服务请求、数据收集、数据处理、通信系统和生产控制的模块，实现对生产和生产速度的实时控制，并确保除湿器的正常运行。主要程序主要包括设备配置、温度和湿度数据采集、数据处理和传输向除湿器下达控制令。图3 控制系统信息处理主程序流程图启动系统后，首先在每个端口配置设备，然后2023.7 下 EPEM 169电力安全Power Security自动从温度和湿度传感器收集数据，然后将数据存储在日志中，然后调用显示程序开始显示数字阀门值，调用温度和湿度警报监控程序，根据数据和信息监控一组参数，比较阈值之间的差异。软件设计包括以下主要任务：温度和湿度收集功能、功能、温度值转换功能、湿度显示功能控制功能阈值和阀门宽度状态功能。3 监测电气设备运行环境的多传感器系统3.1 系统概况系统由六个模块组成，实现监测收集器水位、温度和湿度冷凝收集器监测原理，用于实时监测配电室中的所有指标。收集器连接到传感器以收集和修改信号，并传输信号通过短距离无线调整后，数据将传输到有效的控制器。分析收集者发送的数据，如果没有信息警报，则监控发送到无线收发器的数据定期数据。如果有警报信息，与控制站面谈的数据将立即连接到无线数据收发器，并向相关负责人发送警报消息。水收集器监测和温度湿度冷凝收集器监测，其中一些是独立的，可以单独配备全配置功能或多个收集器配置，以满足不同位置的要求。3.2 系统模块及工作原理水位监测模块。结合了多种检测方法，形成高灵敏度和集成的抗干扰水位传感器监测。根据实际情况，电子传感器，压力传感器安装在框架桥电缆中，接收通过无线传输到中央控制器的信号，水泵、除湿器可以在没有操作手册的情况下自动开始排水和干燥，从而限制有助于提高可靠性和节省成本；温度和湿度监测模块。采用环形线圈对电缆进行近距离检测，可在一定距离内探测到有超声波探头的涡旋点，同时也可以通过发射功率大、灵敏度强且体积小等优点来完成无线充电功能。凝露监测模块。凝露监测装置凝露工作原理：凝露监测装置使用高灵敏度凝露传感器实时监测凝露形成，并及时采取措施。单位原理与水位、温度和湿度监测装置相似；自动启动警报控制器模块。自动启动警报控制器的作用是进行实时管理，实时通知水位管理、温度和湿度变化；连接后还可监测除湿机运行状态；短期通信模块。短期通信系统可简化系统配置、水位传感器、温度、湿度和冷凝传感器，并在短期内连接无线通信系统连接的控制器/通信设备。考虑到每个地区的适应性，可以调整整个系统。也就是说，水位、温度和湿度遥控器根据用户要求单独配置遥控器或整个配置系统，并确保通信质量，如果 GSMGSM 信号较弱，建议根据实际信号强度添加中继器。智能后端管理单元管理模块。与传统除湿设备相比，智能电动监测系统在操作环境中的优势是可解决传统设备无法解决的电气设备湿度和冷凝复杂问题，实现实时监控和管理，可实时了解电气设备的工作环境。电气智能操作环境管理与控制系统，由不同类型的除湿器、高压室除湿系统、除湿系统战壕电缆等组成。除湿和除湿系统可为电力设备提供电气、实时监控和管理电气设备；在工作环境和冷凝防装置的工作状态下，完成高湿度预警、实时数据记录和分析、权利管理等任务。此外，智能监控系统可感知操作环境中电气设备的预警状态，节省操作和维护的反应时间，提前解决问题，提高电气设备操作的可靠性，并进行调查，实时在线监控。电气智能控制操作环境已被全国各地的电力公司使用。同时，可根据水位的实际情况灵活使用水位、温度和湿度限制、温度和湿度变化记录和冷凝警报，长期存储。此外，通过以前的分析，可随时查看和分析3个配置和执行系统。综上所述，本文提出的电气设备除湿运行环境监测处理系统结合了综合控制技术、传感器和通信技术，完成了电气设备运行环境的自动干燥控制。系统具有结构简单、操作稳定、连续运行的优点，无需使用干燥器和冷却器，低成本、性能稳定可靠。其可实时监测电气设备运行环境温度和湿度，智能调整空间温度和湿度，保障电气设备的安全运行环境。参考文献1 骆舒萍.户外设备的小型除湿器系统的设计 J.长春大学学报（自然科学版）,2015,25.2 刘曙光,孙兴丽,等.基于 HS1101的湿度传感器及其变送器的设计 J.仪器仪表学报,2008,4.3 徐遵.湿度传感器应用电路的分析与探讨 J.大众科技,2010,10.4王思淼,陈战胜,等.基于 LM35的单片机温度采集显示系统 J.佳木斯大学学报（自然科学版）,2012,6.5 赵小强.半导体制冷技术及其在电冰箱中的应用J.甘肃科技,2010,19.