开关柜是电力系统配电环节中重要的控制设备,高压开关柜中的设备长时间处在强磁场、大电流、高电压的工作状态下,对其进行正常运行寿命周期的监测和保护至关重要。然而,目前通过人工监测开关柜温度、巡查运行状态的传统监测控制方式,在可靠性、精确性、实时性上都存在严重不足。因此,开关柜向无人值守的高智能化方向发展,将会是智能开关技术发展的必然趋势。本文针对传统开关柜体积大,智能化程度低以及集中控制度低的现状,设计一种基于ARM技术的智能化开关柜监测系统。本文的主要研究内容如下:(1)为了防止高压开关柜操作人员带电误操作,本文设计一种高压带电闭锁显示器模块,当三相母线中任意一相或者两相带电时,带电闭锁显示器将会使电磁锁实施强制闭锁操作。利用信号隔离的方法使高压侧与低压侧隔离,将高压母线带电信号接入主控MCU模块中,并在显示屏中显示母线的带电状态,将高压信号准确实时上传到监测系统云平台。(2)设计低功耗无线温度监测模块,首先,分析开关柜内热的产生和传导过程,通过Comsol软件分析关键测温点温度传导过程中温度变化及传热导体的电场分布,通过低功耗温度传感器监测开关柜关键点温度变化,提出可预测关键点绝缘状态模型。其次,该模块通过Keil软件完成微处理器RTC定时唤醒温度传感器采集温度,并通过无线模块将温度传感器采集到的数据实时传送给主监控模块。最后,测试计算出不同配置时模块的功耗,相比目前同类设计的功耗更低,运行时间更久,具有一定的工程应用价值。(3)为了提高无线温度监测模块在高电压、大电流、强磁场环境下通讯的可靠性,采用不同距离衰减不同信号提高数据传输的成功率,实验测试计算出在短距离和长距离时最优衰减信号。其次,设计采用跳频通信方式,通过Matlab软件对跳频通信系统仿真分析,结果表明跳频通信系统能够提高无线温度监测模块的抗干扰性和数据传输保密性。(4)为了采集电能质量指标参数,利用FFT算法的加速原理,设计了一种改进的FFT算法,该算法利用电能计量芯片对互感器中的二次电流电压信号进行转换采集,将转换完成后的信号数据通过改进FFT算法计算分析。实验结果显示:改进的FFT算法不仅能够满足指标参数数据的准确性,而且还能减少计算误差。(5)本文采用DHT11传感器采集开关柜中温湿度的变化,对测得数据进行校验,提高数据采集的可靠性,控制加热片进行除湿,保证柜内环境干燥不产生凝露。为了保证系统中信号的精度,充分考虑PCB设计中信号干扰的因素,抑制各种信号干扰,改善电磁干扰对各个系统模块的影响。(6)分别设计多个监测系统云平台显示操作界面,将多个监测模块采集到的数据及设备状态信息通过网络上传到监测系统云平台,将已经投入运行的智能开关柜前端监测采集的数据及状态信息,与监测系统平台对接完成监测系统对智能开关柜的监测及运行管理,能够更好实现电力物联网对电力设备远程运维和管理。