基于ZigBee技術(shù)的變壓器局放在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型的變壓器局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于電氣自動化、無線傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]以往對于變壓器局放在線監(jiān)測的探討，往往僅限于單一變壓器的監(jiān)測方法的改進(jìn)，而沒有考慮到在現(xiàn)場監(jiān)測中，多臺變壓器組成的系統(tǒng)需要構(gòu)造一個聯(lián)合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，以綜合利用整個系統(tǒng)的監(jiān)測信息，從而提高調(diào)度效率。在變壓器局放的監(jiān)測方法上，超聲波監(jiān)測可以在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測量，受電氣干擾小，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線測量。但是當(dāng)前的超聲傳感器靈敏度很低，在現(xiàn)場無法得到有效應(yīng)用。
[0003]新興的ZigBee技術(shù)具有低復(fù)雜度、自組織、低功耗、高數(shù)據(jù)速率、低成本的優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于自動控制和遠(yuǎn)程控制。在可靠性方面，ZigBee在物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在一定程度上抵抗干擾；在能耗方面，不需要通信時，節(jié)點(diǎn)能耗大約只有正常工作時的千分之一；從組網(wǎng)和路由性的角度看，ZigBee有大規(guī)模的組網(wǎng)能力，可以布置范圍很廣的網(wǎng)絡(luò)。
[0004]PVDF壓電薄膜是一種新型的高分子壓電換能材料。在超聲監(jiān)測方面，與PZT壓電陶瓷相比，PVDF壓電薄膜傳感器具有更好的性能。經(jīng)封裝的PVDF壓電薄膜傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn):PVDF壓電薄膜傳感器靈敏度高；可以耐受強(qiáng)電場作用；PVDF壓電薄膜聲阻抗僅為PZT的十分之一，封裝成傳感器后精確度十分可靠。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0005]在ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了該變壓器局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了多臺變壓器的聯(lián)合在線監(jiān)測。
[0006]該系統(tǒng)由光纖傳輸模塊、PVDF壓電薄膜傳感器、抗干擾設(shè)備、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)模塊和DSP控制處理中心模塊構(gòu)成。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，多臺變壓器內(nèi)的機(jī)械震動信號通過其所對應(yīng)的光纖傳輸?shù)礁鱾€無線PVDF壓電薄膜傳感器節(jié)點(diǎn)，這些傳感器節(jié)點(diǎn)組成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。變壓器實(shí)時信息將通過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)被傳遞到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，繼而傳輸至DSP控制處理中心進(jìn)行分析處理。因此這一過程可以對多臺監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的變壓器進(jìn)行同時進(jìn)行監(jiān)測，從而有利于電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度。
[0007]其中，信息采集所用的ZigBee技術(shù)是一種近距離、低能耗、簡單可行、節(jié)約成本的雙向無線通訊技術(shù)，在其網(wǎng)絡(luò)中可以安裝多臺傳感器以多跳的無線通信方式進(jìn)行互相協(xié)調(diào)的通信，從而提高了工作效率。引入PVDF壓電薄膜傳感器，能夠充分利用變壓器局放的超聲監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到小干擾、高靈敏度的效果，從而為遠(yuǎn)距離無線測量提供可靠的監(jiān)測信息來源。
【附圖說明】
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[0008]附圖1為變壓器超聲監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
[0009]附圖2為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件框架圖
【具體實(shí)施方式】
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[0010]本系統(tǒng)由光纖傳輸模塊(I)、PVDF壓電薄膜傳感器(2)、抗干擾設(shè)備(3)等組成超聲波數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)和DSP控制處理中心(5)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中變壓器局部放電的判斷和決策。其中，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)由處理器單元，存儲器單元，I/O單元和供電單元組成。
[0011]在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，多臺變壓器內(nèi)的機(jī)械震動信號通過其所對應(yīng)的光纖傳輸模塊(I)傳輸?shù)礁鱾€PVDF壓電薄膜傳感器(2)，這些PVDF壓電薄膜傳感器(2)組成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。
[0012]由于該監(jiān)測系統(tǒng)長期工作在高壓的環(huán)境中，必定會受到很強(qiáng)的電磁輻射干擾，同時變壓器內(nèi)部及輸電線路中產(chǎn)生的各種放電也將形成很強(qiáng)烈的瞬變噪聲干擾，這些因素都會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本系統(tǒng)中的抗干擾設(shè)備(3)采用電磁屏蔽的方法，即利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象有效地避免PVDF壓電薄膜傳感器⑵受到外界的電磁影響。其原理在于外界電磁場一旦交變，屏蔽殼中將產(chǎn)生相反的感應(yīng)電磁場來抵消外界電磁場對屏蔽殼內(nèi)部的影響。
[0013]變壓器中超聲波的實(shí)時信息將通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)被傳遞到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)，繼而傳輸至DSP控制處理中心(5)進(jìn)行分析處理。因此，這一過程可以對多臺監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的變壓器進(jìn)行同時進(jìn)行監(jiān)測，從而有利于電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ZigBee技術(shù)的變壓器局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)由光纖傳輸模塊(I)、PVDF壓電薄膜傳感器(2)、抗干擾設(shè)備(3)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)和DSP控制處理中心(5)組成，其特征是，多臺變壓器內(nèi)的機(jī)械震動信號通過其所對應(yīng)的光纖傳輸模塊(I)，傳輸?shù)礁鱾€PVDF壓電薄膜傳感器(2)，這些PVDF壓電薄膜傳感器(2)組成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；抗干擾設(shè)備(3)采用電磁屏蔽的方法，即利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象有效地避免PVDF壓電薄膜傳感器⑵受到外界的電磁影響；變壓器中超聲波的實(shí)時信息將通過PVDF壓電薄膜傳感器(2)被傳遞到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)，繼而傳輸至DSP控制處理中心(5)進(jìn)行分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)由處理器單元、存儲器單元、I/O單元和供電單元組成，該部分以處理器單元為核心，處理器單元負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對其他單元的工作進(jìn)行調(diào)度控制；存儲器單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲；I/O單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，包括無線遠(yuǎn)距離傳輸和兩種接口傳輸；供電單元為各個單元提供電能。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于ZigBee技術(shù)的變壓器局放監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可將多臺變壓器的超聲信號同時監(jiān)測，利用ZigBee數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)對多臺變壓器進(jìn)行監(jiān)測，多臺變壓器內(nèi)的機(jī)械震動信號通過其所對應(yīng)的光纖傳輸模塊(1)，傳輸?shù)礁鱾€PVDF壓電薄膜傳感器(2)，這些傳感器組成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，變壓器實(shí)時信息將通過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)被傳遞到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)(4)，繼而傳輸至DSP控制處理中心(5)進(jìn)行分析處理，從而通過聯(lián)合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提高了電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度的水平。
【IPC分類】G08C17-02, G08C23-06
【公開號】CN204537417
【申請?zhí)枴緾N201420568819
【發(fā)明人】崔笑菲, 常芳源, 范文杰, 鄒潺, 張曉宏
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2014年9月30日