基于ZigBee技术的GIS局放在线监测系统的研究

发布时间：2017-10-02 04:17

  本文关键词：基于ZigBee技术的GIS局放在线监测系统的研究

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【摘要】：随着我国电力工业建设的迅猛发展,一次敞开型设备逐渐被气体绝缘金属封闭开关设备(臣(?)GIS:Gas Insulated Switchgear)取代,广泛使用在110kV及以上电压等级变电站。但从实际运行的情况来看,GIS设备故障时有发生,一旦此类故障发生在重要变电站内,则会引起大规模停电,而且维修起来比普通一次设备更为复杂,需要的时间也长,从而给公司和社会造成重大的经济损失。研究表明,GIS的绝缘闪络主要是由内部元件局放引起的,目前国内GIS局放在线监测技术的主要采用超高频检测法。然而,现有的变电设备在线监测系统都采用光缆、电缆等介质进行传输数据,光缆、电缆等的敷设会因为现场实际情况的不同增加难度。此外由于变电站设备种类繁杂、形状各异、电缆敷设以及变更麻烦,极其不利于网络以后的升级、扩建,日常的维护也会耗费大量人力物力,因此开发一种无线的GIS设备局放在线监测系统对于实时提供设备状态信息、降低监测成本以及实现变电站智能化监测有着重要意义。针对上述情况,本论文通过使用ZigBee技术建立无线传感器网络,实现监测信号的无线传输,可以避免有线传输中电缆敷设繁琐、变更麻烦、扩建及日常维护不便等众多缺点,并且节省各种资源,降低监测成本,很值得在系统内推广。本文针对GIS设备的实际情况,结合无线传感器网络结构特点以及监测系统的设计需要,对监测系统进行了总体设计。监测系统的无线传感器网络拓扑结构采用星型网络,由协调器和终端节点两种类型的网络节点组建,监测系统通过在GIS盆式绝缘子上安装的超高频传感器终端节点采集局放信号,协调器节点通过建立的无线网络汇集采集的信息,将信息通过串口发送到上位机(PC),上位机基于LabVIEW的人机界面,处理局放信号,以数据、图形的方式直观显示,并且提供声光报警和数据存储功能,而历史数据的查询功能则为后期的故障跟踪分析提供详实的数据。论文最后,对监测系统进行可行性测试,测试结果与相关数据表明,超高频传感器能够准确采集超高频信号,ZigBee组建的无线网络对信号可靠传输,LabVIEW监测界面正确显示,整个监测系统运行稳定,满足最初设计的要求。
【关键词】：GIS 局放 在线监测 ZigBee 人机界面 LabVIEW
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM595;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题的目的及意义8-9
• 1.2 GIS局放在线监测系统的国内外现状9-10
• 1.3 论文研究的主要内容及结构安排10-12
• 第2章 GIS局放成因分析与检测方法12-22
• 2.1 局放的概念、分类及危害12-13
• 2.2 GIS局放成因分析13-16
• 2.2.1 SF6气体放电机理13
• 2.2.2 GIS局放成因分析13-16
• 2.3 GIS局放检测方法的选择16-18
• 2.4 UHF法检测GIS局放信号原理18-20
• 2.4.1 UHF电磁波的产生和传播18-19
• 2.4.2 UHF电磁波的检测与传感器技术19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第3章 GIS局放信号的无线传感技术22-38
• 3.1 GIS中局放信号的检测22-25
• 3.1.1 UHF局放信号调理22-25
• 3.2 无线传感技术25-27
• 3.3 ZigBee技术与其他无线通信协议的比较27-28
• 3.4 ZigBee技术介绍28-32
• 3.4.1 ZigBee概要28
• 3.4.2 ZigBee协议栈28-30
• 3.4.3 ZigBee网络节点类型和拓扑结构30-32
• 3.5 GIS局放在线监测系统硬件设计要求32-36
• 3.5.1 主芯片选型33-34
• 3.5.2 传感器选型34-35
• 3.5.3 CC2530外围电路设计35
• 3.5.4 电源电路设计35-36
• 3.5.5 串口通信电路设计36
• 3.6 本章小结36-38
• 第4章 基于无线传感技术的GIS局放在线监测系统组建38-60
• 4.1 GIS局放在线监测系统的技术要求及总体结构38-40
• 4.1.1 在线监测系统的技术要求38
• 4.1.2 在线监测系统的总体结构38-40
• 4.2 系统软件设计40-49
• 4.2.1 IAR集成开发环境简介及Z-Stack协议栈工作原理40-43
• 4.2.2 协调器节点软件设计43-47
• 4.2.3 终端节点软件设计47-49
• 4.3 基于LabVIEW技术的监测界面及程序的设计49-58
• 4.3.1 LabVIEW简介50-51
• 4.3.2 监测界面各模块程序设计51-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 系统测试与分析60-66
• 5.1 ZigBee无线网络组建测试60-61
• 5.2 采集程序与收发实验61-62
• 5.3 界面运行试验62-63
• 5.4 历史数据存储情况63-64
• 5.5 结论64
• 5.6 本章小结64-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结66
• 6.2 工作展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-72

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本文编号：957504