架空高压输电线路状态监测研究

发布时间：2017-04-25 10:01

  本文关键词：架空高压输电线路状态监测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力系统的发展,用电需求增加,电能质量、供电稳定的要求越来越高,传统的输电线路监测方式已经不适于飞速发展的电力网络,架空高压输电线路状态监测的问题日益突出。输电线路的异常状态需要及时上传到监控中心,在最短时间确定问题原因,排除故障,减少事故带来的损失及影响。无线传感器网络是目前国内外众多学者研究领域的热点,将无线传感器网络与输电线路状态监测相结合,设计出具有低功耗、低成本、结构紧凑、易于布置的监测系统,能够解决目前输电线路监测所面临的问题。IPv6是下一代互联网架构,基于IPv6的低功耗无线个域网6Lo WPAN使用IEEE 802.15.4与电力系统结合起来,能够实现输电线路的状态监测。6Lo WPAN具有应用成本低、功耗低、可靠性高、节点多、通信距离远等优点,与同类无线通信技术相比具有较大的优势,将6Lo WPAN技术应用到输电线路状态监测中能够有效控制成本,具有较高的可行性。本文所研究的高压输电线路状态监测系统通过在输电线路中大量部署监测节点对线路运行参数及环境参数进行监测,根据电力系统需求通过网关节点上传至监控中心。监测节点以CC2530作为控制器,使用射频功率放大器CC2592进行无线数据收发,支持多种接口扩展,能够连接多种传感器及其他设备。监测节点具有感应取电功能,能够对输电线路中的大电流进行取电,避免了监测节点需要频繁的更换电池,使节点能够长时间稳定运行。网关节点是输电线路状态监测系统的边缘路由器,使用CC2538作为控制器,具有较高运算及处理能力,连接以太网控制芯片ENC28J60能够通过有线网络与控制中心进行通信。使用开源Contiki作为6Lo WPAN输电线路监测网络的系统,使用轻量级协议栈u IP,实现本文所设计监测系统。使用改进的蚁群算法对6Lo WPAN路由进行优化,提高通信质量。最后,对本文所设计的6Lo WPAN高压输电线路状态监测系统进行测试,测试结果表明,系统的丢包率、吞吐量、网络时延达到设计要求,符合输电线路监测要求,具有一定的实用价值。
【关键词】：输电线路 无线传感器网络 6LoWPAN CC2530 Contiki 蚁群算法
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM755
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 国外研究现状9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 高压输电线路状态监测的研究意义10-11
• 1.4 论文的主要研究内容11
• 1.5 本章小结11-12
• 第二章 高压输电线路状态监测系统设计方案12-20
• 2.1 高压输电线路无线传感器网络监测系统12-13
• 2.2 系统设计方案13-17
• 2.2.1 高压电力系统输电线路状态监测系统设计要求13
• 2.2.2 高压电力系统输电线路状态监测系统总体架构设计13-15
• 2.2.3 网络拓扑及部署传感器节点15-17
• 2.3 监测内容及服务质量要求17-19
• 2.3.1 监测内容17-18
• 2.3.2 服务质量要求18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 6LoWPAN关键技术及其适配层实现研究20-38
• 3.1 6LoWPAN的起源20-21
• 3.2 6LoWPAN关键技术研究21-27
• 3.2.1 6LoWPAN架构21-23
• 3.2.2 6LoWPAN协议栈23-24
• 3.2.3 6LoWPAN链路层24
• 3.2.4 6LoWPAN编址24-25
• 3.2.5 6LoWPAN报头格式25-26
• 3.2.6 6LoWPAN应用26-27
• 3.3 6LoWPAN适配层实现27-37
• 3.3.1 Contiki29-32
• 3.3.2 协议栈uIP32-34
• 3.3.3 6LoWPAN适配层34-36
• 3.3.4 6LoWPAN程序模型36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 输电线路监测系统节点设计38-56
• 4.1 6LoWPAN传感器节点设计38-49
• 4.1.1 无线微控制器CC2530最小系统设计39-41
• 4.1.2 基于CC2592的 6LoWPAN传感器节点射频功率放大器设计41-42
• 4.1.3 6LoWPAN传感器节点结构42
• 4.1.4 监测节点取电模块42-46
• 4.1.5 监测节点备用电源模块46
• 4.1.6 监测节点与前端传感器采集部分46-49
• 4.2 6LoWPAN网关节点设计49-53
• 4.2.1 网关节点芯片CC253850-52
• 4.2.2 以太网模块52
• 4.2.3 6LoWPAN网关性能分析52-53
• 4.3 节点软件设计53-55
• 4.3.1 监测节点软件设计53-54
• 4.3.2 网关节点软件设计54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 高压输电线路状态监测系统 6LoWPAN路由优化56-64
• 5.1 使用基本蚁群算法对长链树状 6LoWPAN路由优化56-58
• 5.2 使用改进蚁群算法对长链树状 6LoWPAN路由优化58-59
• 5.3 仿真与结果分析59-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 系统测试64-69
• 6.1 连通性测试64-66
• 6.2 网络传输性能测试66-67
• 6.3 应用测试67-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第七章 结论69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 作者简介74
• 攻读硕士学位期间研究成果74

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本文编号：326077