高压开关柜故障检测与预警系统研究
发布时间：2023-05-03 21:53
随着电力系统的迅速发展,对电力设备的可靠性要求也越来越高。由于成套高压开关柜体的密闭性,在一些负荷较重的地区,开关柜存在性能参数超标情况。开关柜的性能超标,直接影响电气系统和电力设备的安全稳定运行。针对目前高压开关柜故障诊断预警设计的不足,本文基于低功耗LoRa和NB-IoT两种无线通信技术,运用OneNet物联网平台设计了一种高压开关柜故障检测与预警系统。该系统分为监测节点、集中器和监控预警平台三部分。监测节点采用温度、电压和电流传感器分别对母线触点温度、电压和电流数据进行采集,对高压开关柜运行状态进行分析,并对异常数据发出报警提示,并通过长距离LoRa无线传输模块将采集的数据发送至集中器;集中器主要负责汇聚众多底端监测节点传送的数据,并进行数据打包处理后,再通过NB-IoT无线传输模块将汇聚信息发送至监控平台;监控预警平台采用OneNet物联网平台,接收集中器上传的运行数据,并具有数据存储、显示、查询、预警等功能。本文对故障检测系统的软硬件进行了具体设计,其中监测节点和集中器主控芯片选用STM32F103C8T6单片机,两种无线通讯模块分别选用SX1278和BC95射频芯片,系统各...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.4 本章小结
2 高压开关柜故障检测与预警系统方案设计
2.1 高压开关柜故障机理
2.1.1 高压开关柜故障类型
2.1.2 高压开关柜发热故障分析
2.2 高压开关柜故障检测与预警系统设计要求
2.3 系统参数感知器设计
2.4 系统无线传输方案设计
2.5 高压开关柜故障检测与预警系统总体设计
2.5.1 系统工作过程
2.5.2 系统总体结构
2.5.3 LoRa网络拓扑结构
2.6 本章小结
3 高压开关柜故障检测系统硬件设计
3.1 监测节点硬件设计
3.1.1 监测节点硬件结构设计
3.1.2 系统控制核心电路设计
3.1.3 LoRa无线通讯模块设计
3.1.4 数据采集电路设计
3.1.5 电源模块设计
3.1.6 报警装置电路设计
3.2 集中器硬件设计
3.2.1 集中器硬件结构设计
3.2.2 LoRa通信模块设计
3.2.3 NB-IoT通讯模块设计
3.2.4 信号传输抗干扰设计
3.3 本章小结
4 高压开关柜故障检测系统软件设计
4.1 监测节点软件设计
4.1.1 监测节点主程序设计
4.1.2 数据采集端子程序设计
4.1.3 LoRa网络数据发送子程序设计
4.2 集中器软件设计
4.2.1 集中器主程序设计
4.2.2 LoRa网络数据接收子程序设计
4.2.3 NB-IoT网络数据发送子程序设计
4.3 速率自适应路由算法及其优化
4.3.1 现有速率调节算法及其缺陷
4.3.2 速率自适应算法优化
4.3.3 系统仿真分析
4.4 物联网监控平台软件设计
4.5 本章小结
5 基于支持向量机的高压开关柜故障预警研究
5.1 小波包去噪处理
5.1.1 小波包分析理论
5.1.2 信号阈值去噪
5.2 支持向量机故障预警
5.2.1 支持向量机预测算法
5.2.2 高压开关柜故障预警设计
5.3 仿真预测结果分析
5.3.1 预测结果分析
5.3.2 误差分析
5.4 本章小结
6 系统测试和结果分析
6.1 系统功能测试
6.1.1 通信路径建立
6.1.2 系统故障报警测试
6.1.3 系统预警测试
6.1.4 历史数据查询
6.2 系统性能测试
6.2.1 节点组网和数据传输测试
6.2.2 LoRa数据传输延时测试
6.2.3 系统可靠性测试
6.3 本章小结
7 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3807353
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.4 本章小结
2 高压开关柜故障检测与预警系统方案设计
2.1 高压开关柜故障机理
2.1.1 高压开关柜故障类型
2.1.2 高压开关柜发热故障分析
2.2 高压开关柜故障检测与预警系统设计要求
2.3 系统参数感知器设计
2.4 系统无线传输方案设计
2.5 高压开关柜故障检测与预警系统总体设计
2.5.1 系统工作过程
2.5.2 系统总体结构
2.5.3 LoRa网络拓扑结构
2.6 本章小结
3 高压开关柜故障检测系统硬件设计
3.1 监测节点硬件设计
3.1.1 监测节点硬件结构设计
3.1.2 系统控制核心电路设计
3.1.3 LoRa无线通讯模块设计
3.1.4 数据采集电路设计
3.1.5 电源模块设计
3.1.6 报警装置电路设计
3.2 集中器硬件设计
3.2.1 集中器硬件结构设计
3.2.2 LoRa通信模块设计
3.2.3 NB-IoT通讯模块设计
3.2.4 信号传输抗干扰设计
3.3 本章小结
4 高压开关柜故障检测系统软件设计
4.1 监测节点软件设计
4.1.1 监测节点主程序设计
4.1.2 数据采集端子程序设计
4.1.3 LoRa网络数据发送子程序设计
4.2 集中器软件设计
4.2.1 集中器主程序设计
4.2.2 LoRa网络数据接收子程序设计
4.2.3 NB-IoT网络数据发送子程序设计
4.3 速率自适应路由算法及其优化
4.3.1 现有速率调节算法及其缺陷
4.3.2 速率自适应算法优化
4.3.3 系统仿真分析
4.4 物联网监控平台软件设计
4.5 本章小结
5 基于支持向量机的高压开关柜故障预警研究
5.1 小波包去噪处理
5.1.1 小波包分析理论
5.1.2 信号阈值去噪
5.2 支持向量机故障预警
5.2.1 支持向量机预测算法
5.2.2 高压开关柜故障预警设计
5.3 仿真预测结果分析
5.3.1 预测结果分析
5.3.2 误差分析
5.4 本章小结
6 系统测试和结果分析
6.1 系统功能测试
6.1.1 通信路径建立
6.1.2 系统故障报警测试
6.1.3 系统预警测试
6.1.4 历史数据查询
6.2 系统性能测试
6.2.1 节点组网和数据传输测试
6.2.2 LoRa数据传输延时测试
6.2.3 系统可靠性测试
6.3 本章小结
7 总结和展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
本文编号：3807353
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