基于WSN的井下故障定位系统研究

发布时间：2017-10-10 21:06

  本文关键词：基于WSN的井下故障定位系统研究

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【摘要】：目前我国井下供电系统的运行方式大多为中性点经过消弧圈接地,这是因为此种运行方式的供电系统在出现漏电故障的时候,由于具有比较小的接地电流,因而其稳定性良好。但是由于井下配电网的布线往往都很复杂,而零序电流检测节点的分布却很分散,因此在故障信号传输过程中容易受到井下外部环境的干扰。传统的故障检测模型针对这种小电流信号很难进行高效采集,无法提供准确的故障检测。本文对于以上问题提出了基于Zigbee技术的井下单相接地漏电故障定位系统,此系统具有很高的定位精度以及简单灵活的特点。通过对发生单相接地故障时的特征进行分析,再根据零序电流和零序电压的特点做出单相接地故障的判定,并且根据零序电流增量法对于故障线路进行选线。在DV-Hop算法的基础上提出了一种加权平均跳距WHDV-Hop定位算法,用以高效快捷地对出现故障的位置进行定位工作。WHDV-Hop算法利用加权平均跳距修正法对节点间的距离进行计算,并且考虑到了锚节点之间的路径差异。WHDV-Hop算法在显著提升定位精度的同时降低了开销,并且具有良好的稳定性。针对供电系统中的零序电流监控装置功能不完善的问题,将CC2430无线通信模块以及罗氏线圈相互结合,完成了对于无线电流传感器节点和协调器节点的软硬件方面的设计。通过Matlab/Simulink软件的仿真分析结果表明,此系统可以快速准确地获取零序电流和零序电压的数据信息,从而在复杂的供电线路中完成故障线路的定位,其定位精度也达到了预期的目标。
【关键词】：Zigbee技术 无线传感器网络 漏电故障 定能算法
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD611;TP212.9;TN92
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 国内外井下漏电故障研究现状11-12
• 1.3 无线传感器网络研究现状12-15
• 1.3.1 无线传感器网络体系结构12
• 1.3.2 无线传感器网络节点结构12-13
• 1.3.3 无线传感器网络的应用13-15
• 1.4 无线传感器网络在供电系统中的研究现状15-16
• 1.5 本文主要的研究内容16-17
• 2 井下供电系统单相接地漏电故障特征及原理分析17-29
• 2.1 井下供电系统单相接地漏电故障特征17-18
• 2.2 井下供电系统单相接地漏电故障原理分析18-22
• 2.2.1 单相接地故障时的零序电压20-21
• 2.2.2 单相接地故障时的零序电流21-22
• 2.2.3 单相接地故障时的漏电电流22
• 2.3 常见井下供电系统单相接地故障仿真分析22-29
• 2.3.1 单相直接接地故障仿真分析22-26
• 2.3.2 单相经电阻接地故障仿真分析26-29
• 3 基于无线传感器网络的井下单相接地故障定位方案29-41
• 3.1 Zigbee无线传感器网络技术29-32
• 3.1.1 Zigbee网络协议栈29-30
• 3.1.2 Zigbee网络拓扑结构30-32
• 3.2 单相接地漏电故障定位原理32-36
• 3.2.1 零序电流增量法故障定位原理32-33
• 3.2.2 Zigbee无线传感器网络定位优化设计33-36
• 3.3 单相接地故障定位仿真分析36-38
• 3.4 无线传感器网络节点供电模块设计38-41
• 3.4.1 协调器节点供电模块设计38-39
• 3.4.2 无线电流传感器节点供电模块设计39-41
• 4 改进DV-Hop算法在井下单相接地故障研究41-53
• 4.1 井下定位算法41
• 4.2 定位算法分类41-42
• 4.3 典型的定位算法42-44
• 4.3.1 三边测量法42-43
• 4.3.2 三角测量法43
• 4.3.3 极大似然估计法43-44
• 4.4 传统DV-Hop定位算法44-46
• 4.5 改进DV-Hop定位算法46-48
• 4.6 仿真分析48-53
• 5 系统硬件设计与软件设计53-66
• 5.1 系统总体设计思路53
• 5.2 系统硬件设计53-61
• 5.2.1 无线通信芯片CC2430简介53-55
• 5.2.2 功率增强模块设计55-56
• 5.2.3 协调器节点硬件设计56-59
• 5.2.4 无线电流传感器节点的硬件设计59-61
• 5.3 系统软件设计61-66
• 5.3.1 Z-Stack协议栈简介61-62
• 5.3.2 协调器节点模块的软件设计62-64
• 5.3.3 无线电流传感器节点的软件设计64-66
• 6 系统测试66-72
• 6.1 构建实验平台66-70
• 6.1.1 构建硬件平台66-67
• 6.1.2 构建软件平台67-70
• 6.2 定位精度测试70-72
• 7 结论72-73
• 参考文献73-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 单志龙;刘方伟;;天线阵列用于无线传感器网络的节点定位算法[J];小型微型计算机系统;2014年01期

2 吴曦德;方杰;杨世杰;周庆标;;基于GPSO-DVHop的传感器节点定位方法[J];计算机工程与应用;2013年22期

3 李牧东;熊伟;梁青;;基于人工蜂群改进算法的无线传感器网络定位算法[J];传感技术学报;2013年02期

4 钱志鸿;王义君;;面向物联网的无线传感器网络综述[J];电子与信息学报;2013年01期

5 王梓有;周宪英;;无线传感器网络中AOA节点定位改进算法研究[J];电子设计工程;2012年13期

6 张林利;徐丙垠;薛永端;高厚磊;;基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法[J];中国电机工程学报;2012年13期

7 刘文轩;严凤;田霖;代明;;基于LVQ神经网络的配电网故障定位方法[J];电力系统保护与控制;2012年05期

8 王新超;张玉海;;零序电流比例增量法在小电流接地故障选线中的应用[J];电力系统保护与控制;2011年20期

9 卫开夏;田金鹏;王克谦;;无线传感器网络DV-Hop定位改进算法[J];传感技术学报;2010年12期

10 倪广魁;鲍海;张利;杨以涵;;基于零序电流突变量的配电网单相故障带电定位判据[J];中国电机工程学报;2010年31期

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本文编号：1008583