基于WSN的风电母线槽健康状态监测与评估系统

发布时间：2020-03-21 17:08

【摘要】：随着我国风力发电技术的发展,风力发电的应用越来越广泛,风电母线槽作为风电机组传输电能的主要装置,其健康状态对风电机组的安全运行有很大影响,因此,实时监测风电母线槽的健康状态对风电机组的安全运行非常重要。本文重点研究了无线传感器网络的组建方法和风电母线槽健康状态评估与预测算法,进而研发了基于无线传感器网络的风电母线槽健康状态监测与评估系统。本文首先构建了基于Zigbee的风电母线槽无线传感器网络监测系统,完成了无线传感器网络的软硬件设计,实现了对风电母线槽状态参数的实时监测。为了提高数据传输的可靠性,进行了冗余备份机制和路由算法的研究。其次,研究了风电母线槽健康状态评估算法。为了能更好地反映风电母线槽的健康状态,提出基于层次分析法的风电母线槽健康状态评估方法,构建了风电母线槽综合评价指标体系,并对风电母线槽状态参数数据进行一致化和无量纲化处理,计算得出风电母线槽健康状态各个评价指标的相对权重,提出了以健康度为表征的风电母线槽健康状态评估方法。然后,研究了风电母线槽健康状态预测算法。在分析了风电母线槽健康状态变化趋势的基础上,以风电母线槽健康运行时间作为BP神经网络的预测输出量,建立了风电母线槽健康状态预测的BP神经网络模型,将LevenbergMarquardt算法引入BP神经网络,提出了基于L-M算法改进的BP神经网络算法,并通过Matlab仿真分析其预测效果。最后,进行了系统服务器和客户端软件的设计。为了保证数据质量,针对不同的风电母线槽状态参数,分别采用了均值滤波和Savitzky-Golay平滑滤波算法对采集数据进行滤波处理,并实现了将滤波算法、风电母线槽健康状态评估与预测算法移植到服务器上,进行了客户端软件的设计。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2.3.2 Zigbee 核心模块设计本文采用 TI 公司推出的 CC2530 ZigBee 标准芯片，该芯片适用于 2.4GHzIEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE（Radio Frequency for Consumer Electronics）的片上系统解决方案，具有收发性能优秀、功耗低的特点，内核为增强型8051MUC 内核，微控制器性能强，并且 TI 公司为其开发了 Z-Stack 网络协议栈简化开发过程，降低开发难度[33]。CC2530 芯片有 40 个引脚，主要分为电源引脚、I/O 端口引脚和控制引脚三类。Zigbee 芯片外围电路设计图如图 2-4 所示。

调器节点硬件结构如图 2-5 所示。时钟 看门狗 片外储存器 电源JTAG接口 指示灯FT232RLUSB接口处理器片内储存器RFCC2530备用接口图 2-5 协调器节点硬件结构图协调器节点使用 FT232RL 芯片实现 USB 到串行 UART 接口的转换，，FT232RL 芯片的外围电路设计图如图 2-6 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614

【参考文献】

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本文编号：2593654