1.引言
高压开关柜是将高压与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件按配电装置的需要组装起来，除进出线外，其余完全被金属外壳封闭的开关设备。高压开关设备是电力系统重要的保护和控制设备，对电力系统可靠、安全的运行起着举足轻重的作用。在长期运行过程中，开关柜中的触点和母线连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，如果没有得到及时发现并做出处理，发热部位的温度一旦超过临界点，很有可能导致火灾事故，造成巨大损失。
2.系统总体设计方案
2.1 检测系统简介
一般的检测系统，都包括信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理和诊断六个基本单元。
整个检测系统可以归纳为以下三个子系统：
（1）被检测设备和传感器，主要在设备现场；
（2）信号预处理和数据采集子系统，一般在被检测设备附近，在现场；
（3）信号处理和诊断系统，实际上是一微型计算机和检测系统专业软件，位于主控制室内。
2.2 系统总体框架
根据设计要求，该系统主要功能是实现高压开关柜温度检测的智能化，通过计算机了解开关柜的运行情况，查看是否存在异常，若有问题及时处理，以防事故的发生。
整个检测系统大体有三个模块：被检测设备和传感器、信号采集和数据处理系统、信号处理和诊断系统。其中数据处理模块包括A/D转换、LED显示、越限报警等功能。
3.硬件设计
3.1 设计方案
系统的硬件主要包括温度采集模块、单片机处理模块、LED显示模块、报警模块以及八路指示灯显示模块，要实现数据采集、数据处理、报警和温度显示等功能。
3.2 各功能模块电路设计
3.2.1 电源模块
根据各个器件的选择，需要提供5V、24V电源。LM78系列三端稳压IC组成的稳压电源的外围元器件少，电路内部有过流、过热以及调整管的保护电路。
由电源变压器，桥式整流电路，滤波电容，防止自激电容，和一个固定式三端稳压器LM7805组成的。
3.2.2 A/D转换模块
A/D转换器的输入信号希望能接近A/D转换的满量程以提高转换精度，本设计选择ADC0809的温度传感器输出信号为0～5V电压信号，满足A/D转换的输入要求，因此，可省去放大器件，将输出直接连接到A/D转换器的输入端。
3.2.3 单片机模块
1.复位电路：单片机在开机时都需要复位，以便使中央处理器CPU和其他相应功能部件处于一个确定的初始状态，然后从这个状态开始工作。
自动上电复位：上电的瞬间，RST端子的电位与VCC端电位相同，随着电容的逐渐充电，充电电流逐渐减小，RST电位逐渐下降，上电复位所需要的最短时间是两个机器周期。
人工按钮复位：按下按钮时，电容与电阻构成充电电路，给电容充电，使RST引脚上出现正脉冲使单片机复位。当按下按钮，RST出现4.2V高电平时，单片机复位。
2.震荡电路：在51系列单片机内部有一个构成振荡器的高增益反向放大器，XTAL1和XTAL2引脚分别是此放大器的输入端和输出端，本文选用内部方式，外接石英晶振电路。
内部方式：石英晶体和微调电容与片内OSC共同构成定时反馈回路。
外部方式：51系列所需的外部时钟源应是方波发生器，其频率根据所用的单片机具体机型确定。
3.报警电路：报警电路是为了在发现温度异常时提醒工作人员及时处理，以免事故发生，本文选用蜂鸣器报警。PNP三极管放大器件选用9015型号，是一种低噪声放大管。因为蜂鸣器所需电流不大于30mA，PN结压降为0.7V， 可选用10K电阻做限流电阻，符合要求。
4.软件设计
4.1 程序总体设计
系统采用模块化编程，将各个部分的功能分别实现，主要功能的子程序有数据采集，数字滤波程序，数据标度变换，中断子程序，越限报警和处理等。
4.2 数据采集及处理
在读取转换结果时，用单片机的读信号RD和P2.7引脚经或非门，产生正脉冲信号作为OE输入信号，用来打开三态输出锁存器。当8051通过对0000H～0007H基本地址中的某个口地址进行写操作时，即可启动相应的A/D转换，当转换结束后，ADC0809的EOC端口向8051的INT1端子发送中断请求信号，8051通过对0000～0007H中的某个口地址进行一次读操作，得到转换结果。
1.输入三位地址，使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，经地址译码器译码然后从8路模拟通道中选通一路模拟量送到比较器。
2.送START一个高脉冲，START的上升沿使逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换，并使EOC信号变为低电平。
3.当转换结束时，转换的结果将送到输出三态锁存器，并使EOC信号回到高电平，告知CPU转换已结束。
4.2.1 采样子程序
为了更精确的了解高压开关柜触点的温度，采样时采样三次取中间值作为采样值，三次采样值存到片内RAM中2CH～2EH单元中。
4.2.2 数字滤波子程序FILTER
为滤去来自外界的干扰，本文采用中值滤波。即对2CH、2DH和2EH中的三次采样值进行比较，提取中间值的方法，将滤波后的数据存放到2AH单元中。
4.2.3 温度标度转换
实际采样的数据是二进制值，温度显示时要将二进制值转换成BCD形式的温度值，存到显示缓冲区78H～7DH。然后经译码器送到LED显示温度值。
4.2.4 报警显示
设定报警上限温度为75℃，若检测到的触点温度超过75℃，则给P2.6一个高电平，使报警电路中的三极管导通，使流过蜂鸣器的电流构成回路，发出声音。
4.2.5 温度显示子程序
将所测的温度值显示出来，需要将转换后对应的温度值的二进制数在转换成相对应的BCD数，经单片机的P1口送到7447译码器然后将译码后的七段码送LED数码管，显示出所监测的温度值。
5.结论
本课题是基于高压开关柜触点温度非接触式检测的研究，对单片机技术，电子技术，传感器等的综合应用，本设计围绕温度的检测显示完成了以下几部分：
（1）红外温度传感器的非接触式测量；
（2）温度的转换；
（3）温度的越限报警、显示；
（4）八路的越限情况。
参考文献
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王阳 ， 出生：1976年8月29日，性别：男，民族：汉，
籍贯：河南省濮阳市，
学历：大专；
工作单位：中铝矿业有限公司，助理工程师，
研究方向：电气安装与维修。
